W-Ni-Mn合金的快速制備及組織性能
發(fā)布時間：2021-10-08 08:05
鎢系合金具有優(yōu)良的綜合性能,在國防軍工、航空航天、電子信息等領域有著十分重要的應用。軍事上,動能穿甲彈彈芯材料主要為貧鈾和鎢合金,貧鈾彈頭雖然具有更好的穿透深度,但其對環(huán)境有著很大的污染。目前所用鎢合金彈頭一般采用W-Ni-Fe合金,但由于其絕熱剪切性不敏感,彈頭在穿甲過程中容易形成“蘑菇頭”,穿甲侵徹能力明顯降低。新型W-Ni-Mn合金具有更好的絕熱剪切性能,在穿甲過程中具有自銳性而不會降低其穿透深度,因而是貧鈾合金潛在的最佳替代材料。本文聚焦于細晶新型W-Ni-Mn合金材料的制備及其組織性能研究,研究內容如下:首先,本文以微米級的W粉、Ni粉和Mn粉為原料,通過不同的方式（直接混料、高能球磨）對原料進行預處理,著重研究了不同原料預處理方式對W-Ni-Mn復合粉體的影響。然后,以預處理過的粉末為原料采用放電等離子燒結（SparkPlasma Sintering, SPS ）快速制備了細晶90W-6Ni-4Mn合金,研究了 SPS燒結溫度對90W-6Ni-4Mn合金組織性能的影響。研究結果表明,粉末經(jīng)過高能球磨預處理后顆粒尺寸變小,且分散更均勻;復合粉體經(jīng)過高能球磨后燒結得到的90W-...
【文章來源】：海南大學海南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１液相燒結Ｗ合金微觀結構變化示意圖（Ｇｅｒｍａｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ＬＰＳ??
快、燒結時間短、燒結溫度低、在加壓過程中燒結、組織結構可控、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，??目前可用來制備金屬材料、納米材料、先進陶瓷材料、功能梯度材料、電磁材料等。??放電等離子燒結系統(tǒng)示意圖如圖１－５所示（胡可，２０１３），主要由以下幾個部分組??成：直流脈沖電源、水冷沖頭電極、水冷真空室、冷卻循環(huán)水控制系統(tǒng)、軸向壓力系??統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)（真空、空氣、氬氣等）、溫度測量系統(tǒng)（紅外測溫儀、熱電偶）、??數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（位移、位移變化率、溫度、壓力等）、中央控制操作面板以及安全裝??置等。??ｐ???Ｕｐｐｅｒ??ｐｕｎｃｈ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??—［―１???Ｉ?＊?１??Ｉ?１??？６?Ｌｏｗｗ?ＬｉｆｌＨ??§?｜?ｐｕｎｃｈ?■?■?Ｌ?—??§??—?Ｌ〇ｗｅ？?ｉ???—??＞?一＇?ｍ?ｐｕＷ？ｉ？ｃｔｒ〇ｄｅ?＿＿＿ｇ〇ｇｔｊ〇ｎｊｎｇ＿＿Ｊ??Ｏｐｅ＾ａｕｎｇ?？ｒｗｆ〇ｎｒｗ？????（Ｖａｃｕｕｍ?Ａｒ?＆?ａｒ＾ｏｎ?ｇａｓ）??Ｗａｌｙ?ｏｏｔｆｉｒｇ??ＴＰ?Ｔｈｙｍｏｒｍｉｙ?｜??圖１－５?ＳＰＳ系統(tǒng)示意圖（胡可，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ??關于ＳＰＳ的燒結機理，至今仍沒有統(tǒng)一定論，存在著許多爭議。一般認為，ＳＰＳ??燒結過程不僅具有熱壓燒結的焦耳熱和存在加壓造成的塑性形變，還存在脈沖放電產??生的的瞬時高溫以及粉末顆粒間自發(fā)熱效應（馮海波等
?Ｗ－Ｎｉ－Ｍｎ合金的快速制備及組織性能???直流脈沖電流主要有以下幾個效應：激發(fā)放電形成等離子體、形成放電沖擊壓力、產??生焦耳熱和誘發(fā)電場擴散作用（Ｔｏｋｈａ＾?１９９９），ＳＰＳ燒結過程中直流脈沖開關的作用與??效果如圖１－６所示（逢婷婷等，２００２）。Ｔｏｋｈａ在燒結Ｎｉ粉的過程中，觀察到放電等離??子頸部形成過程和顆粒間形成的網(wǎng)狀“橋連”，通過實驗證明了局部瞬時高溫的存在??（Ｔｏｋｉｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。他由此提出了放電等離子的觀點（Ｔｏｋｉｔ＾?２００２），認為粉末顆粒微??區(qū)之間存在電場誘導的正負極，在直流脈沖電流作用下產生放電現(xiàn)象，激發(fā)形成等離??子體，由此形成的高能粒子通過與顆粒間接觸部分相互撞擊，在物質表面形成蒸發(fā)作??用，從而起到凈化、活化表面的目的，如圖１－７所示。但是關于放電等離子體是否確??實存在，目前并沒有確實可信的實驗現(xiàn)象來佐證，且對非導電粉體來說，難以用放電??等離子體的形成加以解釋。為研究粉體導電與否和ＳＰＳ燒結機理之間的關系。Ｗａｎｇ??等（Ｗａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０００ａ；?２０００ｂ）分別以Ｃｕ粉做為導電材料，Ａ１２０３粉作為非導電材料，??以二者為代表進行ＳＰＳ燒結機理研宄，認為材料導電與否對其ＳＰＳ燒結機理有很大??的影響。他認為導電粉體燒結時主要是焦耳熱效應和脈沖放電效應共同起作用，而對??于非導電粉體而言，則主要通過模具的熱傳導來實現(xiàn)燒結。??Ｋ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]合金元素對W-Ni-Fe合金性能的影響[J]. 齊艷飛,李運剛,田薇. 材料導報. 2014(09)
[2]高密度W-Ni-Fe合金的燒結新技術[J]. 向道平,丁雷. 稀有金屬. 2013(01)
[3]放電等離子燒結制備W-9.8Ni-4.2Fe合金的高溫壓縮性能[J]. 艾璇,李小強,胡可,屈盛官,邵明. 粉末冶金材料科學與工程. 2012(04)
[4]放電等離子燒結溫度對鎢合金的組織及動態(tài)力學性能的影響[J]. 王迎春,李樹奎,王富恥,羅鴻志. 稀有金屬材料與工程. 2010(10)
[5]放電等離子燒結溫度對W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨損特性的影響[J]. 李小強,辛紅偉,胡可. 粉末冶金工業(yè). 2010(03)
[6]放電等離子燒結時間對高密度W-7Ni-3Fe合金組織性能的影響[J]. 向道平,李元元,李小強. 材料熱處理學報. 2010(01)
[7]微量Y2O3對細晶W-Ni-Fe粉末燒結行為和顯微組織的影響[J]. 祁美貴,范景蓮,張驍,劉濤,田家敏,黃伯云. 中國有色金屬學報. 2009(04)
[8]電流燒結制備W-4Ni-2Co-1Fe合金[J]. 李小強,鄭峰,屈盛官,李元元. 粉末冶金材料科學與工程. 2008(02)
[9]Y2O3對鎢合金微觀組織與性能的影響[J]. 王迎春,姚志濤,程興旺,吳復堯,王富恥. 北京理工大學學報. 2007(09)
[10]放電等離子燒結技術[J]. 白玲,葛昌純,沈衛(wèi)平. 粉末冶金技術. 2007(03)
博士論文
[1]放電等離子燒結（SPS）制備細晶93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金[D]. 胡可.華南理工大學 2013
本文編號：3423760
【文章來源】：海南大學海南省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１液相燒結Ｗ合金微觀結構變化示意圖（Ｇｅｒｍａｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ＬＰＳ??
快、燒結時間短、燒結溫度低、在加壓過程中燒結、組織結構可控、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，??目前可用來制備金屬材料、納米材料、先進陶瓷材料、功能梯度材料、電磁材料等。??放電等離子燒結系統(tǒng)示意圖如圖１－５所示（胡可，２０１３），主要由以下幾個部分組??成：直流脈沖電源、水冷沖頭電極、水冷真空室、冷卻循環(huán)水控制系統(tǒng)、軸向壓力系??統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)（真空、空氣、氬氣等）、溫度測量系統(tǒng)（紅外測溫儀、熱電偶）、??數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（位移、位移變化率、溫度、壓力等）、中央控制操作面板以及安全裝??置等。??ｐ???Ｕｐｐｅｒ??ｐｕｎｃｈ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??—［―１???Ｉ?＊?１??Ｉ?１??？６?Ｌｏｗｗ?ＬｉｆｌＨ??§?｜?ｐｕｎｃｈ?■?■?Ｌ?—??§??—?Ｌ〇ｗｅ？?ｉ???—??＞?一＇?ｍ?ｐｕＷ？ｉ？ｃｔｒ〇ｄｅ?＿＿＿ｇ〇ｇｔｊ〇ｎｊｎｇ＿＿Ｊ??Ｏｐｅ＾ａｕｎｇ?？ｒｗｆ〇ｎｒｗ？????（Ｖａｃｕｕｍ?Ａｒ?＆?ａｒ＾ｏｎ?ｇａｓ）??Ｗａｌｙ?ｏｏｔｆｉｒｇ??ＴＰ?Ｔｈｙｍｏｒｍｉｙ?｜??圖１－５?ＳＰＳ系統(tǒng)示意圖（胡可，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ??關于ＳＰＳ的燒結機理，至今仍沒有統(tǒng)一定論，存在著許多爭議。一般認為，ＳＰＳ??燒結過程不僅具有熱壓燒結的焦耳熱和存在加壓造成的塑性形變，還存在脈沖放電產??生的的瞬時高溫以及粉末顆粒間自發(fā)熱效應（馮海波等
?Ｗ－Ｎｉ－Ｍｎ合金的快速制備及組織性能???直流脈沖電流主要有以下幾個效應：激發(fā)放電形成等離子體、形成放電沖擊壓力、產??生焦耳熱和誘發(fā)電場擴散作用（Ｔｏｋｈａ＾?１９９９），ＳＰＳ燒結過程中直流脈沖開關的作用與??效果如圖１－６所示（逢婷婷等，２００２）。Ｔｏｋｈａ在燒結Ｎｉ粉的過程中，觀察到放電等離??子頸部形成過程和顆粒間形成的網(wǎng)狀“橋連”，通過實驗證明了局部瞬時高溫的存在??（Ｔｏｋｉｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。他由此提出了放電等離子的觀點（Ｔｏｋｉｔ＾?２００２），認為粉末顆粒微??區(qū)之間存在電場誘導的正負極，在直流脈沖電流作用下產生放電現(xiàn)象，激發(fā)形成等離??子體，由此形成的高能粒子通過與顆粒間接觸部分相互撞擊，在物質表面形成蒸發(fā)作??用，從而起到凈化、活化表面的目的，如圖１－７所示。但是關于放電等離子體是否確??實存在，目前并沒有確實可信的實驗現(xiàn)象來佐證，且對非導電粉體來說，難以用放電??等離子體的形成加以解釋。為研究粉體導電與否和ＳＰＳ燒結機理之間的關系。Ｗａｎｇ??等（Ｗａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０００ａ；?２０００ｂ）分別以Ｃｕ粉做為導電材料，Ａ１２０３粉作為非導電材料，??以二者為代表進行ＳＰＳ燒結機理研宄，認為材料導電與否對其ＳＰＳ燒結機理有很大??的影響。他認為導電粉體燒結時主要是焦耳熱效應和脈沖放電效應共同起作用，而對??于非導電粉體而言，則主要通過模具的熱傳導來實現(xiàn)燒結。??Ｋ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]合金元素對W-Ni-Fe合金性能的影響[J]. 齊艷飛,李運剛,田薇. 材料導報. 2014(09)
[2]高密度W-Ni-Fe合金的燒結新技術[J]. 向道平,丁雷. 稀有金屬. 2013(01)
[3]放電等離子燒結制備W-9.8Ni-4.2Fe合金的高溫壓縮性能[J]. 艾璇,李小強,胡可,屈盛官,邵明. 粉末冶金材料科學與工程. 2012(04)
[4]放電等離子燒結溫度對鎢合金的組織及動態(tài)力學性能的影響[J]. 王迎春,李樹奎,王富恥,羅鴻志. 稀有金屬材料與工程. 2010(10)
[5]放電等離子燒結溫度對W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨損特性的影響[J]. 李小強,辛紅偉,胡可. 粉末冶金工業(yè). 2010(03)
[6]放電等離子燒結時間對高密度W-7Ni-3Fe合金組織性能的影響[J]. 向道平,李元元,李小強. 材料熱處理學報. 2010(01)
[7]微量Y2O3對細晶W-Ni-Fe粉末燒結行為和顯微組織的影響[J]. 祁美貴,范景蓮,張驍,劉濤,田家敏,黃伯云. 中國有色金屬學報. 2009(04)
[8]電流燒結制備W-4Ni-2Co-1Fe合金[J]. 李小強,鄭峰,屈盛官,李元元. 粉末冶金材料科學與工程. 2008(02)
[9]Y2O3對鎢合金微觀組織與性能的影響[J]. 王迎春,姚志濤,程興旺,吳復堯,王富恥. 北京理工大學學報. 2007(09)
[10]放電等離子燒結技術[J]. 白玲,葛昌純,沈衛(wèi)平. 粉末冶金技術. 2007(03)
博士論文
[1]放電等離子燒結（SPS）制備細晶93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金[D]. 胡可.華南理工大學 2013
本文編號：3423760
本文鏈接：http://sikaile.net/projectlw/yjlw/3423760.html
