采用激光燒結(jié)技術(shù)制備了鉭、錸摻雜鎢基合金,利用掃描電子顯微鏡、金相顯微鏡、X射線衍射儀和顯微硬度計(jì)等設(shè)備表征了鎢基合金試樣的組織和性能。結(jié)果表明,激光功率及激光掃描速度是影響鎢合金塊體相對(duì)密度的重要因素,通過對(duì)參數(shù)的優(yōu)化可獲得致密的鎢合金塊體材料;通過粉體解吸脫氧預(yù)處理和惰性氣體保護(hù)可以避免粉體的氧化;顯微組織觀察表明,在激光燒結(jié)過程中,試樣內(nèi)部發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶;在試樣芯部形成了較粉體顆粒明顯增大的等軸晶粒,在試樣邊緣形成了尺寸略大于粉體粒徑的等軸晶粒;X射線衍射測試結(jié)果表明,加入的鉭元素在鎢基體中以固溶原子的形式存在;性能測試結(jié)果表明,隨著鉭加入量的增加,試樣的密度下降,但顯微硬度隨之提高。 

【文章來源】：粉末冶金技術(shù). 2020,38(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

試樣1粉體顯微形貌（a）及能譜分析（b)

由于鎢和鉭的晶型和晶胞參數(shù)較為接近，因此在X射線衍射測試中產(chǎn)生的特征峰也較接近。但是本實(shí)驗(yàn)中鉭的添加量較低，峰強(qiáng)明顯偏低。圖3分別列出了1、2、3號(hào)試樣的粉體及激光燒結(jié)后塊體的X射線衍射圖譜。如圖3所示，所有曲線的三強(qiáng)峰都依次為鎢{110}峰、{211}峰及{200}峰，同時(shí)在三個(gè)試樣的粉體曲線中，都可以觀察到較微弱的鉭{110}峰、{211}峰及{200}峰。經(jīng)過與PDF卡片對(duì)比，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)后塊體出現(xiàn)的較小雜峰屬于測試過程中引入的雜峰，在激光燒結(jié)后的塊體試樣中未發(fā)現(xiàn)鉭的特征峰。同時(shí)，在所有塊體試樣中未發(fā)現(xiàn)鎢與鉭形成的金屬間化合物特征峰。這說明鉭與鎢發(fā)生了固溶，鉭進(jìn)入鎢的晶格，形成了置換型固溶體。鉭與鎢是符合形成固溶體的條件的，首先，鉭和鎢的晶體結(jié)構(gòu)類型及化學(xué)鍵類型相同，化學(xué)性質(zhì)相近；其次，二者原子半徑差值小于15%，這樣的條件甚至可以形成連續(xù)固溶體。2.4 塊體的密度及顯微硬度測試

為了考查試樣的物理特性，通過排水法對(duì)各試樣進(jìn)行了密度測試，結(jié)果如圖4所示。試樣1、2、3的實(shí)測密度分別為17.45、18.21和18.93 g?cm-3。由于鎢、鉭和錸的相對(duì)原子質(zhì)量分別為183.8、181.0和186.2，理論密度分別為19.25、16.68和21.04 g?cm-3。根據(jù)上述分析，鉭原子進(jìn)入鎢晶格位置形成置換固溶體，因此鉭的加入會(huì)降低鎢的密度；同理，錸的加入會(huì)增加鎢的密度。同時(shí)，對(duì)試樣進(jìn)行了維氏硬度的測試，結(jié)果如圖5所示。試樣1、2和3的顯微硬度平均值分別為HV0.2/10 219.7、HV0.2/10 192.7和HV0.2/10 178.1。對(duì)比試樣的密度和顯微硬度會(huì)發(fā)現(xiàn)，1號(hào)試樣的密度最低，顯微硬度最高，3號(hào)試樣的密度最高，顯微硬度最低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示顯微硬度隨試樣密度的降低而升高，其主要原因?yàn)椴煌行г影霃皆拥囊雽?duì)固溶強(qiáng)化效果的影響有所不同。一般較大有效原子半徑的原子的引入占據(jù)基體晶格，會(huì)造成晶格畸變，使材料強(qiáng)度提高。在本實(shí)驗(yàn)中，由于鉭的原子半徑較鎢略大，其加入使晶格發(fā)生畸變，提高了合金的硬度指標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Tensile properties of tungsten-rhenium wires with nanofibrous structure[J]. Na-na Qiu,Yin Zhang,Cheng Zhang,Huan Tong,Xi-ping Song.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(09)
[2]Mechanical properties and microstructure of 3D-printed high Co–Ni secondary hardening steel fabricated by laser melting deposition[J]. Hui-ping Duan,Xiao Liu,Xian-zhe Ran,Jia Li,Dong Liu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(09)
[3]特種鎢合金電極材料制備工藝及組織性能研究[J]. 張保紅,牛山廷,王玲.  粉末冶金技術(shù). 2017(04)
[4]2017年上半年中國鎢品進(jìn)出口分析[J]. 余澤全,劉良先.  中國鎢業(yè). 2017(04)
[5]Effect of coaxial laser cladding parameters on bead formation[J]. A.I.Noskov,A.Kh.Gilmutdinov,R.M.Yanbaev.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[6]超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J]. 董桂霞,呂易楠,韓偉丹,張茜,董麗.  粉末冶金技術(shù). 2016(05)
[7]2016年上半年中國鎢品進(jìn)出口分析[J]. 劉良先,余澤全.  中國鎢業(yè). 2016(04)
[8]新型鎢錸混合基陰極的熱電子發(fā)射性能[J]. 賴陳,王金淑,周帆,王茜,劉偉,楊帆.  稀有金屬材料與工程. 2016(07)
[9]Tribological properties of laser cladding TiB2 particles reinforced Ni-base alloy composite coatings on aluminum alloy[J]. Long He,Ye-Fa Tan,Xiao-Long Wang,Qi-Feng Jing,Xiang Hong.  Rare Metals. 2015(11)
[10]產(chǎn)業(yè)集群視角下有色金屬供應(yīng)鏈的優(yōu)化——基于鎢的分析[J]. 劉怡君.  生態(tài)經(jīng)濟(jì). 2015(11)



本文編號(hào)：3388051