【摘要】：鎢(W)及其合金由于高熔點(diǎn),高熱導(dǎo)率,低濺射率和低氚滯留等優(yōu)異的熱物理性能,在核能、航空航天、軍事以及化工等高端領(lǐng)域應(yīng)用中是非常具競爭力的候選材料之一。但是,W合金存在燒結(jié)困難(熔點(diǎn)達(dá)3410℃,獲得高致密純W材料的燒結(jié)溫度在2000℃以上),韌-脆轉(zhuǎn)變溫度(Ductile to Brittle Transition Temperature:DBTT約為400℃)高,再結(jié)晶溫度低(約為1400℃)以及延展性差等問題。因此,改善W基合金的燒結(jié)特性及力學(xué)性能是十分必要的。當(dāng)前,對W進(jìn)行晶粒細(xì)化、合金強(qiáng)化是解決W基合金脆性斷裂的主要途徑。本文采用鈦(Ti)和碳納米管(CNTs)作為燒結(jié)助劑,在1500℃、25 MPa的燒結(jié)條件下制備了W-CNTs, W-Ti, W-Ti-CNTS合金,并利用三點(diǎn)彎曲法(TP)和單邊缺口梁法(SENB)對材料的強(qiáng)度和斷裂韌性進(jìn)行了測試,采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)與能譜(EDS)分析儀對其微觀組織結(jié)構(gòu)和斷口形貌特征進(jìn)行了表征分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),Ti和CNTs都可以改善材料的燒結(jié)特性,在純W基體中單獨(dú)摻雜Ti或CNTs制備的W-0.1CNTs和W-5Ti合金的致密度都得到顯著提高(分別為95.8%和96.5%),但晶粒長大,造成材料性能較差。同時摻雜CNTs和Ti能改善W合金的燒結(jié)特性,而且能明顯抑制W晶粒長大,使材料的力學(xué)性能得到顯著提高,其中W-3Ti-0.1CNTs材料的斷裂韌性達(dá)到最大值(13.01 MPa·m1/2), W-5Ti-0.1CNTs合金表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能,其硬度、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別為7.32 GPa、654.3 MPa 和 10.13MPa·m1/2。通過微觀結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn),單獨(dú)加入CNTs或Ti,斷裂方式主要以沿晶斷裂為主,而同時加入CNTs和Ti所制備W-Ti-CNTs合金,材料致密度高,晶粒細(xì)小,斷裂方式表現(xiàn)為沿晶斷裂和穿晶解理斷裂的混合模式,對材料起到了很好的增強(qiáng)增韌效果。
[Abstract]:Because of its high melting point, high thermal conductivity, low sputtering rate and low tritium retention, tungsten (W) and its alloys are very competitive candidates for high-end applications in nuclear, aerospace, military and chemical fields. However, W alloy is difficult to sintering (melting point is up to 3410 鈩，

本文編號：2467051