本文關(guān)鍵詞：超細(xì)晶W-Cu復(fù)合材料的制備及稀土摻雜改性的研究

  更多相關(guān)文章： W-Cu復(fù)合材料 超細(xì)粉末 稀土氧化物 組織 性能

【摘要】：W-Cu復(fù)合材料結(jié)合了W和Cu各自優(yōu)異的性能,具有高電導(dǎo)、熱導(dǎo),低熱膨脹系數(shù),良好的耐熱性和抗電弧侵蝕能力,被廣泛用作電觸頭、電子封裝、熱沉材料、電極材料等�，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展,對W-Cu材料的組織性能也提出新的和更高的要求。W和Cu的熔點(diǎn)密度等相差較大且互不相溶,其粉末冶金制造工藝有較高的要求。通過常規(guī)粉末冶金工藝制備的W-Cu復(fù)合材料的性能仍存在一定的不足。近些年來,通過制備組織均勻的超細(xì)(納米)晶W-Cu材料,或通過添加稀土氧化物等在改善W-Cu材料的組織和性能上取得了較好的效果,也成為當(dāng)前W-Cu材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文嘗試采用EDTA-檸檬酸法制備出超細(xì)W-Cu復(fù)合粉體,進(jìn)而制得了超細(xì)晶W-Cu材料；此外還考察了稀土氧化物Y2O3和Ce0.8Sm0.2O1.9 (SDC)的添加對W-Cu材料組織、密度以及室溫和高溫力學(xué)性能等的影響,由此探索了制備高性能W-Cu材料的新途徑。以偏鎢酸銨、硝酸銅、硝酸釔、硝酸鈰、硝酸釤等為主要原料,采用EDTA-檸檬酸法制得前驅(qū)體,經(jīng)600℃煅燒、700～800℃還原分別獲得了摻雜不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0～0.8%)Y2O3和SDC的W-20Cu復(fù)合粉體。通過X射線衍射分析和掃描電鏡等對前驅(qū)體煅燒產(chǎn)物以及還原后粉體的物相組成、形貌和粒度進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明,通過EDTA-檸檬酸可以制備出粒度在100～200nm之間、均勻分散的W-20Cu復(fù)合粉體；稀土氧化物(Y2O3、SDC)對W-Cu粉體的還原和長大具有抑制作用,微量的添加雖然提高了粉體的還原溫度,但可降低粉體的粒度,改善粉體的均勻性。所得粉體經(jīng)模壓成形并于1150～1300℃燒結(jié)90～120min,制得了含稀土氧化物(Y2O3、SDC)的W-Cu復(fù)合材料。通過掃描電鏡觀察了燒結(jié)體的微觀組織,并對其密度、室溫及高溫物理、力學(xué)性能進(jìn)行了測定。實驗結(jié)果表明,所得W-20Cu粉體燒結(jié)活性較高,其成形壓坯經(jīng)1200℃燒結(jié)后相對密度可達(dá)98%,晶粒小于1μm,具有良好的綜合性能。其室溫抗彎強(qiáng)度和維氏硬度分別為940MPa和276HV,電導(dǎo)率高于41%IACS。其室溫至600℃范圍內(nèi)的抗拉強(qiáng)度為383～125MPa,熱導(dǎo)率為297～155W·m-1·K-1,熱膨脹系數(shù)為7.65～9.58×10-6K-1。此外,適量稀土氧化物(Y2O3、 SDC)的添加對W-Cu復(fù)合材料的燒結(jié)性能和物理性能影響不甚明顯,但可細(xì)化晶粒,提高材料力學(xué)性能。添加Y2O3的Y2O3/W-20Cu材料的室溫抗彎強(qiáng)度和維氏硬度可達(dá)1040MPa和312HV,室溫和600℃時抗拉強(qiáng)度可達(dá)421MPa和178MPa；添加SDC的SDC/W-20Cu材料的室溫抗彎強(qiáng)度和維氏硬度可達(dá)1130MPa和318HV,室溫和600℃時抗拉強(qiáng)度可達(dá)580MPa和258MPa。
【關(guān)鍵詞】：W-Cu復(fù)合材料 超細(xì)粉末 稀土氧化物 組織 性能
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-16
• 第一章 緒論16-29
• 1.1 引言16
• 1.2 W-Cu復(fù)合材料的制備方法16-22
• 1.2.1 超細(xì)/納米W-Cu復(fù)合粉體的制備17-19
• 1.2.2 制備W-Cu復(fù)合材料的傳統(tǒng)工藝19-20
• 1.2.3 制備W-Cu復(fù)合材料的新工藝20-22
• 1.3 W-Cu復(fù)合材料的主要應(yīng)用22-25
• 1.3.1 電觸頭、電極用W-Cu復(fù)合材料22-23
• 1.3.2 電子封裝及熱沉用W-Cu復(fù)合材料23-24
• 1.3.3 高溫器件用W-Cu復(fù)合材料24-25
• 1.3.4 W-Cu復(fù)合材料的其他用途25
• 1.4 W-Cu復(fù)合材料摻雜改性的研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5 本文的研究背景和內(nèi)容26-29
• 1.5.1 研究背景和意義26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27-29
• 第二章 W-20Cu復(fù)合粉體的制備及其燒結(jié)體的組織性能29-46
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗材料及方法29-35
• 2.2.1 實驗原料29-30
• 2.2.2 材料制備30-32
• 2.2.3 W-20Cu復(fù)合粉體和燒結(jié)體的組織性能測試32-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-44
• 2.3.1 前驅(qū)體和W-20Cu粉體的組成和性能35-40
• 2.3.2 W-20Cu復(fù)合材料的組織和性能40-43
• 2.3.3 W-20Cu復(fù)合材料的高溫機(jī)械物理性能43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 Y_2O_3/W-Cu超細(xì)復(fù)合粉體的制備及其燒結(jié)體的組織性能46-56
• 3.1 引言46
• 3.2 實驗材料及方法46-47
• 3.2.1 實驗原料46
• 3.2.2 材料制備46-47
• 3.2.3 Y_2O_3/W-Cu粉體與燒結(jié)體的組織性能測試47
• 3.3 實驗結(jié)果及分析47-55
• 3.3.1 前驅(qū)體和Y_2O_3/W-20Cu粉體的組成和性能47-50
• 3.3.2 Y_2O_3/W-20Cu復(fù)合粉體的燒結(jié)行為和燒結(jié)體的微觀組織50-53
• 3.3.3 Y_2O_3/W-20Cu復(fù)合材料的機(jī)械物理性能53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 添加SDC對W-20Cu復(fù)合材料組織和性能的影響56-68
• 4.1 引言56
• 4.2 實驗材料及方法56-57
• 4.2.1 實驗原料56
• 4.2.2 材料制備56-57
• 4.2.3 SDC/W-Cu粉體與燒結(jié)體的組織性能測試57
• 4.3 實驗結(jié)果及分析57-67
• 4.3.1 原料粉體的組成與性能57-58
• 4.3.2 SDC添加方式對W-Cu復(fù)合材料的影響58-60
• 4.3.3 SDC含量對SDC/W-Cu復(fù)合材料密度和微觀組織的影響60-64
• 4.3.4 SDC含量對SDC/W-20Cu復(fù)合材料性能的影響64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 全文總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況77

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