本文關(guān)鍵詞：低鎢-鎢連接度鎢銅鋅合金的制備及表征研究

  更多相關(guān)文章： 鎢銅鋅合金 W-W連接度 微觀組織 力學(xué)性能 破壞機(jī)制

【摘要】：本文的研究是針對(duì)軍用新型鎢合金材料的研發(fā)而開展的一項(xiàng)基礎(chǔ)研究。針對(duì)常規(guī)熔滲工藝制備的鎢銅合金W-W連接度高,拉伸塑性差的問題,設(shè)計(jì)并制備了一種具有低W-W連接度的鎢銅鋅合金。論文研究中采用化學(xué)鍍方法在鎢顆粒表面鍍銅制備銅包覆鎢復(fù)合粉體,采用三種不同成形及燒結(jié)工藝,制備具有低W-W連接度特征的鎢銅鋅合金。第一種工藝為:將銅包覆鎢復(fù)合粉體與鋅粉進(jìn)行混合,直接對(duì)混合粉體進(jìn)行SPS固相快速燒結(jié);第二種工藝為:將銅包覆鎢復(fù)合粉體與鋅粉進(jìn)行混合,采用冷等靜壓工藝成形混合粉體,再對(duì)成形坯體進(jìn)行SPS固相快速燒結(jié);第三種工藝為:對(duì)銅包覆鎢復(fù)合粉體進(jìn)行冷等靜壓成形,再向成形壓坯熔滲H80黃銅。利用SEM、TEM及XRD等分析方法系統(tǒng)分析了鎢銅鋅合金的微觀組織,對(duì)不同工藝制備的鎢銅鋅合金的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行研究,探討制備工藝對(duì)粘結(jié)相組織和合金力學(xué)性能的影響以及合金的破壞機(jī)制。制備工藝研究表明,通過鎢粉表面化學(xué)鍍銅與SPS固相快速燒結(jié)兩種工藝相結(jié)合的方法可制備獲得致密度為96%,W-W連接度為25%的80W-14Cu-6Zn合金。通過鎢粉表面化學(xué)鍍銅、冷等靜壓成形與SPS固相快速燒結(jié)三種工藝相結(jié)合的方法制備獲得致密度高達(dá)99%,W-W連接度為42%的80W-14Cu-6Zn合金。合金的靜動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能研究結(jié)果表明,引入冷等靜壓成形工藝后,合金的強(qiáng)度和塑性均有所提高,這是由于冷等靜壓成形工藝提高了合金的致密度,因此有利于合金力學(xué)性能的提高。而與常規(guī)熔滲法制備的80W-20Cu合金相比,合金的強(qiáng)度和塑性仍偏低。微觀及破壞機(jī)制研究結(jié)果表明,兩種工藝制備的鎢銅鋅合金粘結(jié)相中均存在Zn元素分布不均的現(xiàn)象,因此在加載時(shí),易在Zn元素富集處萌生微裂紋并沿粘結(jié)相和W-W界面擴(kuò)展,因此降低了合金的強(qiáng)度與塑性。為了解決上述兩種工藝所制備鎢銅鋅合金成分均勻性和力學(xué)性能較差的問題,通過鎢粉表面化學(xué)鍍銅、冷等靜壓成形與熔滲黃銅三種工藝相結(jié)合的方法制備鎢含量低至66%,W-W連接度僅為10%,同時(shí)致密度達(dá)98%的鎢銅鋅合金。微觀分析表明,合金具有良好的組織均勻性,粘結(jié)相中Zn元素均勻分布,粘結(jié)相由α相銅鋅固溶體及彌散分布的納米級(jí)Cu3Zn顆粒組成。其靜動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能研究結(jié)果表明,合金的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度可達(dá)1061MPa,當(dāng)真應(yīng)變達(dá)0.8時(shí),試樣仍未失效,而鎢骨架熔滲H70黃銅制備的鎢銅鋅合金,其動(dòng)態(tài)壓縮臨界破壞應(yīng)變僅為0.38。合金的靜態(tài)拉伸力學(xué)性能分析結(jié)果表明,合金的塑性變形能力得到明顯改善,斷后伸長(zhǎng)率可達(dá)7.8%,與鎢骨架熔滲銅制備的80W-20Cu合金相比提高了56%�；瘜W(xué)鍍銅、冷等靜壓成形與熔滲黃銅三種工藝相結(jié)合制備的鎢銅鋅合金的變形及破壞機(jī)理研究結(jié)果表明,在外加壓縮載荷作用下,合金主要通過粘結(jié)相的塑性流動(dòng)實(shí)現(xiàn)整體變形,鎢顆粒幾乎不發(fā)生變形,因此合金的強(qiáng)度主要由粘結(jié)相強(qiáng)度決定。因此,合金的低W-W連接度及良好的組織、成分均勻性有利于協(xié)調(diào)合金的塑性變形,提高了合金的塑性;同時(shí),粘結(jié)相中引入的Zn元素起到固溶強(qiáng)化效應(yīng),彌散分布的Cu3Zn顆粒具有沉淀強(qiáng)化效應(yīng),提高了合金的強(qiáng)度。此外,合金的拉伸破壞機(jī)制表明,合金的拉伸斷裂方式主要包含鎢晶粒的穿晶解理斷裂和粘結(jié)相的延性撕裂,合金的低W-W連接度有效避免了由W-W界面開裂引起的拉伸塑性降低的問題,同時(shí)鎢晶粒的穿晶解理斷裂也表明鎢-粘結(jié)相界面結(jié)合強(qiáng)度較高。
【關(guān)鍵詞】：鎢銅鋅合金 W-W連接度 微觀組織 力學(xué)性能 破壞機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.411
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 鎢銅合金概述11-14
• 1.1.1 鎢銅合金11
• 1.1.2 鎢銅合金的應(yīng)用11-12
• 1.1.3 鎢銅系合金的制備工藝12-14
• 1.2 鎢銅系合金的研究進(jìn)展14-22
• 1.2.1 鎢銅合金成分優(yōu)化研究15-16
• 1.2.2 原始粉末制備研究16-19
• 1.2.3 鎢銅合金組織優(yōu)化研究19-21
• 1.2.4 后處理方法與技術(shù)研究21-22
• 1.3 本文的研究背景與主要內(nèi)容22-25
• 第2章 SPS方法制備鎢銅鋅合金的組織及力學(xué)性能研究25-47
• 2.1 SPS方法制備鎢銅鋅合金的研究方案及分析測(cè)試技術(shù)25-28
• 2.1.1 SPS方法制備鎢銅鋅合金的研究方法及技術(shù)路線25-26
• 2.1.2 SPS方法制備鎢銅鋅合金的分析測(cè)試技術(shù)26-28
• 2.2 SPS方法制備鎢銅鋅合金的工藝28-36
• 2.2.1 化學(xué)鍍銅制備銅包覆鎢復(fù)合粉體28-33
• 2.2.2 銅包覆鎢復(fù)合粉體與鋅粉的混合工藝33-34
• 2.2.3 SPS方法制備鎢銅鋅合金的燒結(jié)工藝34-36
• 2.3 SPS方法制備鎢銅鋅合金的微觀組織分析36-41
• 2.3.1 SPS方法制備鎢銅鋅合金的微觀形貌分析36-38
• 2.3.2 SPS方法制備鎢銅鋅合金的W-W連接度分析38-40
• 2.2.3 SPS方法制備鎢銅鋅合金的物相分析40-41
• 2.4 SPS方法制備鎢銅鋅合金的力學(xué)性能研究41-44
• 2.4.1 SPS方法制備鎢銅鋅合金的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能研究42-43
• 2.4.2 SPS方法制備鎢銅鋅合金的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能研究43-44
• 2.5 SPS方法制備鎢銅鋅合金的動(dòng)態(tài)破壞機(jī)制分析44-46
• 2.6 本章小結(jié)46-47
• 第3章 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的組織及力學(xué)性能研究47-58
• 3.1 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的工藝47-49
• 3.2 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的微觀組織分析49-53
• 3.2.1 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的微觀形貌分析49-51
• 3.2.2 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的W-W連接度分析51-52
• 3.2.3 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的物相分析52-53
• 3.3 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的力學(xué)性能研究53-56
• 3.3.1 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能研究53-54
• 3.3.2 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能研究54-56
• 3.4 CIP+SPS方法制備鎢銅鋅合金的破壞機(jī)制分析56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第4章 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的組織及力學(xué)性能研究58-75
• 4.1 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的工藝58-60
• 4.2 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的微觀組織分析60-64
• 4.2.1 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的微觀形貌分析60-62
• 4.2.2 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的W-W連接度分析62
• 4.2.3 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的物相分析62-64
• 4.3 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的力學(xué)性能研究64-70
• 4.3.1 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能研究64-65
• 4.3.2 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能研究65-69
• 4.3.3 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能研究69-70
• 4.4 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的破壞機(jī)制分析70-74
• 4.4.1 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的動(dòng)態(tài)壓縮破壞機(jī)制分析70-73
• 4.4.2 化學(xué)鍍銅+CIP+熔滲法制備鎢銅鋅合金的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸破壞機(jī)制分析73-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單81-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1115497