W-Cu難熔合金具有高耐熱性、高導電性和抗電弧、抗磨損等性能,常用于軍事上電磁炮導軌、高壓電觸頭、電子封裝材料和航空陀螺轉子材料使用,W-Cu難熔合金具有廣泛的應用領域。目前常用的燒結技術和工藝由于存在燒結缺陷和技術限制,不利于W-Cu難熔合金微觀結構和性能的進一步優(yōu)化。因此,開發(fā)新的燒結技術在較低溫度下獲得高致密度、細晶、組織均勻的W-Cu難熔合金具有很重要的現(xiàn)實意義。本文首先以高純W粉和Cu粉為原料,通過高能球磨機球磨混合分散配制出了90W-10Cu合金體,其粉體粒徑在4μm以下;其次通過熱壓燒結與振蕩壓力燒結工藝之間的對比,研究了W-Cu難熔合金燒結過程中的晶粒生長活化能、燒結工藝與微觀組織及性能的關系,且對振蕩壓力燒結機理進行了分析。振蕩壓力燒結工藝的影響要素有燒結溫度、燒結時間、壓力中值、振幅、頻率等,本文主要研究了燒結溫度和燒結時間對其的影響。不同燒結溫度下制備的W-Cu難熔合金,振蕩壓力燒結工藝在振蕩壓力為30±5MPa,頻率為1Hz,保溫時間為1h,燒結溫度為1080℃時,樣品致密度、硬度、電導率分別為99.38%、163.8HV、12.9%IACS;不同燒結時間下制備... 

【文章來源】：鄭州航空工業(yè)管理學院河南省

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熔滲W-Cu合金顯微組織

1緒論6能快速燒結致密。ZHANGQiaoxin等人[26]的研究表明，經SPS制備的W-15Cu合金在1300℃時相對密度達到最大值（如表1.6所示），雖然SPS制備的W-Cu合金具有較高的相對密度、硬度等性能，但其樣品尺寸較小，應用受到限制。表1.6SPS制備W-15Cu材料的性能Relativedensity/%Hardness/HRCThermalconductivity/(W/mK)Transverserupturestrength/MPa99.6045.21961400.9然而采用這些方法難熔材料易于產生膨脹，難以實現(xiàn)理論上的完全致密化；并且較高的燒結溫度和較長的燒結時間往往會造成晶粒的異常長大，降低了性能，增加了能耗，成為其廣泛應用的瓶頸[20]。鑒于此，近年來新型振蕩壓力燒結（OscillatoryPressureSintering，OPS）[45-46]技術被提出并應用到高性能材料的制備及優(yōu)化中，因此本文選擇采用新型振蕩壓力燒結技術制備W-Cu難熔合金。1.4新型振蕩壓力燒結技術1.4.1技術原理及介紹振蕩壓力燒結是一種在傳統(tǒng)熱壓燒結基礎上，避免傳統(tǒng)熱壓靜態(tài)壓力的局限性，采用動態(tài)壓力設計，在燒結過程中輔助施加振幅與頻率可控的振蕩壓力，從而提供較高的燒結驅動力，抑制了高溫下晶粒的快速生長，并通過動態(tài)壓力可有效促進粉體晶粒重排、消除晶粒團聚從而促進閉氣孔排出，提高粉體堆積密度，促進材料的致密化，是獲得高致密度、細晶粒、高強度材料的新型燒結技術。其采用的設備原理，如圖1.2所示[47]。相比于上述其他燒結技術，振蕩壓力燒結是在熱場和力場輔助下的新型燒結技術，其設備操作簡便、可控性好，而且材料體系適用面廣，具有抑制晶粒長大、燒結致密程度高、燒結溫度低等優(yōu)點。圖1.2振蕩壓力燒結原理圖

1緒論71.4.2研究現(xiàn)狀及不足清華大學的謝志鵬等人較先采用這種振蕩壓力燒結方法，制備了高致密度、細晶粒、高強度和高可靠性的氧化鋯、氧化鋁、碳化硅高性能陶瓷，謝志鵬等人的研究結果[48-49]顯示OPS技術可以被應用到多種陶瓷材料的制備中，使得這些材料的平均晶粒尺寸大幅減小；而體積密度則提高到超過98%，晶粒沒有明顯的增長，極大地促進陶瓷材料的燒結效果和抑制晶粒生長，如圖1.3所示。這些結果表明新型振蕩壓力燒結技術可以解決燒結過程中晶粒異常長大和難以完全致密化的問題。圖1.3PS、HP、OPS工藝燒結粒度/相對密度軌跡然而目前國內外對采用振蕩壓力燒結W-Cu難熔合金方面的研究還處于剛剛起步階段，還沒有相關的研究報道，并且還存在許多相關科學問題亟需解決，從而發(fā)展這種新型有效的燒結技術和豐富完善傳統(tǒng)的燒結理論。鑒于此，本文將從振蕩壓力燒結W-Cu難熔合金的微觀組織和性能關系入手，針對難熔合金難以燒結（難以致密化、晶粒異常長大）的基本科學問題，以高比重W-Cu難熔合金為研究對象，開展實驗與理論相結合的研究，發(fā)展制備難熔合金的新方法。通過本文的研究不僅能更加清晰地認識W-Cu難熔合金在OPS中的傳質機制，豐富傳統(tǒng)燒結理論，對其他難熔合金的OPS研究提供借鑒意義，還可以促進難熔合金燒結工藝的進步，推動難熔合金的廣泛應用。1.4.3影響因素與常規(guī)燒結過程不同，影響難熔鎢合金振蕩燒結程度的因素較多，主要包括本征內因和外因。內因主要是晶體的結構。一般情況下，鍵強的物質（晶體）具有較高的晶格能量，晶格結構穩(wěn)固；即使在較高溫度下，質點的振動遷移能力也


本文編號：3304846