活化燒結(jié)制備鎢銅合金的組織及性能研究
發(fā)布時間:2021-10-28 17:27
鎢銅合金結(jié)合了鎢銅兩種組分的優(yōu)點,既具有鎢的耐高溫、高強度、高密度、耐電弧腐蝕等特性,又具有銅的高導(dǎo)電導(dǎo)熱性、優(yōu)良塑性等優(yōu)異性能,被廣泛應(yīng)用在電觸頭材料、電子封裝材料、破甲材料以及核聚變材料等領(lǐng)域中。但鎢銅合金因其兩組分的互不相溶性,鎢銅界面潤濕性差,燒結(jié)過程中難以致密,很難得到理想的微觀結(jié)構(gòu)和性能。因而改善鎢銅界面的潤濕性來提高其燒結(jié)性能成為亟待解決的問題。本課題通過加入微量活化元素的方法實現(xiàn)鎢銅復(fù)合粉末的活化燒結(jié),結(jié)合活化燒結(jié)和放電等離子體燒結(jié)工藝來改善鎢銅合金的燒結(jié)性,實現(xiàn)其均勻致密的組織結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合性能。本文主要采用了化學(xué)鍍方法和機械合金化方法添加第三相活化元素,制取鎢銅復(fù)合粉末。對不同粉末制備工藝、不同活化元素種類下合金的結(jié)構(gòu)性能進行了對比研究分析。通過化學(xué)鍍方法和SPS燒結(jié)技術(shù)制備了不同成分的W-Ni-Cu合金;瘜W(xué)鍍后的鎢粉呈現(xiàn)球形狀,表面鍍層完整,氧含量較低。對采用化學(xué)鍍法制備的鎢銅復(fù)合粉末進行SPS燒結(jié)工藝的研究,發(fā)現(xiàn)燒結(jié)溫度在1030℃時合金的致密度和力學(xué)性能最高;瘜W(xué)鍍法制備的W-Ni-Cu合金具備初步的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),W/Ni/Cu-15Cu合金的拉伸強度為379...
【文章來源】:華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:109 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
一般破甲彈結(jié)構(gòu)
圖 1-2 (a)熔滲技術(shù)示意圖, (b)熔滲方法制備的鎢銅合金表面形貌[31]Fig. 1-2 (a) The infiltration apparatus, (b) Microstructure of W-Cu prepared by infiltration.1.3.2 液相燒結(jié)法由于鎢和銅的熔點差異很大以及鎢表面與液態(tài)銅的高潤濕角,高溫下液相燒結(jié)(Liquid-phase sintering method, LPS)鎢銅復(fù)合粉末的方法被廣泛應(yīng)用于鎢銅合金的制備。該方法包括三個步驟:(1)初始鎢銅復(fù)合粉末的制備;(2)壓制鎢銅復(fù)合粉末制得生坯;(3)在高于銅熔點的溫度下對生坯進行燒結(jié)致密化。制備復(fù)合粉末的方法包括混合鎢銅粉末、機械化學(xué)法、制備銅涂層等。鎢銅粉末的混合采用純鎢和純銅粉末作為原料,混合方法可以使用球磨干磨工藝,利用磨球?qū)⒎勰┗旌暇鶆。Abbaszadeh 等人研究發(fā)現(xiàn)[32-34],采用機械化學(xué)方法,即將氧化物 WO3和 CuO 進行球磨混合,然后再將 WO3-CuO 混合物氫還原,得到的鎢銅復(fù)合粉末具有優(yōu)異的均勻性和燒結(jié)性能。由于 WO3和 CuO 的脆性,球磨可以使其顆粒細化至納米級。Ibrahim 等人[35]研
-3 (a)常規(guī)加熱和微波加熱溫度-時間示意圖[44], (b)常規(guī)燒結(jié) W80-Cu20 合金的 SEM 形(c)1350℃下保溫 20min,90% N2+10% H2氣氛下微波熔滲的 W80-Cu20 合金形貌[45. 1-3 (a) Typical temperature-time profiles of sintered W-Cu composite using conventionamicrowave furnaces and (b)–(c) SEM images of W80-Cu20posite of conventional (left) and microwave infiltration (right) sintering at 1350 °C for 20 90% N2+10% H2atmosphere 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)(Hot-pressing sintering, HPS)是廣泛應(yīng)用于制備高密度鎢銅合金的燒結(jié)技術(shù)。熱壓燒結(jié)能同時進行加壓和加熱,是把壓制和燒結(jié)兩個工藝相完成的一種制備方法,圖 1-4 是熱壓燒結(jié)示意圖。一般來說,壓力燒結(jié)是度的有效方法,并且會對合金的致密化產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。Zhuo 等人[47]采用備了Ni涂覆的鎢纖維增強的鎢銅復(fù)合材料,相比傳統(tǒng)方法制備的商業(yè)鎢銅
【參考文獻】:
期刊論文
[1]鎢銅合金表面納米化及其性能分析[J]. 劉冰,陳文革,張志軍. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
[2]電子封裝用金屬基復(fù)合材料的研究進展[J]. 曾婧,彭超群,王日初,王小鋒. 中國有色金屬學(xué)報. 2015(12)
[3]EFP戰(zhàn)斗部破片場復(fù)合技術(shù)研究[J]. 龔柏林,王可慧,初哲,吳海軍,耿寶剛,吳崇欣. 彈道學(xué)報. 2015(01)
[4]鎢粉表面化學(xué)鍍鎳工藝研究[J]. 張鴻雁,王迎春,劉金旭,趙紫盈,郭文啟,李樹奎. 兵工學(xué)報. 2014(09)
[5]聚能破甲戰(zhàn)斗部藥型罩不同形狀錐頂對射流影響的數(shù)值模擬[J]. 劉波,姚志敏. 機械設(shè)計與研究. 2014(04)
[6]80W-Cu合金力學(xué)行為的拉壓不對稱性研究[J]. 郭文啟,劉金旭,呂翠翠,李樹奎. 稀有金屬材料與工程. 2013(11)
[7]W-Cu復(fù)合材料的應(yīng)用及制造技術(shù)[J]. 范莉,李業(yè)建. 電工材料. 2013(03)
[8]現(xiàn)代彈藥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 熊輝. 四川兵工學(xué)報. 2012(09)
[9]高密度純鎢的低溫活化燒結(jié)工藝及其致密化行為[J]. 韓勇,范景蓮,劉濤,成會朝,田家敏. 稀有金屬材料與工程. 2012(07)
[10]熱旋鍛法制備的鎢銅線材的燒蝕性能[J]. 張輝,陳文革,丁秉鈞. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(06)
博士論文
[1]鎢銅偏濾器靶板疲勞損傷與壽命研究[D]. 錢新元.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]偏濾器水冷鎢銅模塊傳熱與熱應(yīng)力問題研究[D]. 韓樂.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]放電等離子燒結(jié)Ni3Al及其復(fù)合材料的高溫壓縮與抗氧化性能[D]. 曹國劍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]鎢銅系合金藥型罩的破甲特性及破甲機理研究[D]. 趙紫盈.北京理工大學(xué) 2016
[2]低鎢-鎢連接度鎢銅鋅合金的制備及表征研究[D]. 鄭玲玲.北京理工大學(xué) 2015
[3]超細晶W-Cu觸頭材料的制備及性能研究[D]. 陳春浩.華中科技大學(xué) 2012
本文編號:3463089
【文章來源】:華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:109 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
一般破甲彈結(jié)構(gòu)
圖 1-2 (a)熔滲技術(shù)示意圖, (b)熔滲方法制備的鎢銅合金表面形貌[31]Fig. 1-2 (a) The infiltration apparatus, (b) Microstructure of W-Cu prepared by infiltration.1.3.2 液相燒結(jié)法由于鎢和銅的熔點差異很大以及鎢表面與液態(tài)銅的高潤濕角,高溫下液相燒結(jié)(Liquid-phase sintering method, LPS)鎢銅復(fù)合粉末的方法被廣泛應(yīng)用于鎢銅合金的制備。該方法包括三個步驟:(1)初始鎢銅復(fù)合粉末的制備;(2)壓制鎢銅復(fù)合粉末制得生坯;(3)在高于銅熔點的溫度下對生坯進行燒結(jié)致密化。制備復(fù)合粉末的方法包括混合鎢銅粉末、機械化學(xué)法、制備銅涂層等。鎢銅粉末的混合采用純鎢和純銅粉末作為原料,混合方法可以使用球磨干磨工藝,利用磨球?qū)⒎勰┗旌暇鶆。Abbaszadeh 等人研究發(fā)現(xiàn)[32-34],采用機械化學(xué)方法,即將氧化物 WO3和 CuO 進行球磨混合,然后再將 WO3-CuO 混合物氫還原,得到的鎢銅復(fù)合粉末具有優(yōu)異的均勻性和燒結(jié)性能。由于 WO3和 CuO 的脆性,球磨可以使其顆粒細化至納米級。Ibrahim 等人[35]研
-3 (a)常規(guī)加熱和微波加熱溫度-時間示意圖[44], (b)常規(guī)燒結(jié) W80-Cu20 合金的 SEM 形(c)1350℃下保溫 20min,90% N2+10% H2氣氛下微波熔滲的 W80-Cu20 合金形貌[45. 1-3 (a) Typical temperature-time profiles of sintered W-Cu composite using conventionamicrowave furnaces and (b)–(c) SEM images of W80-Cu20posite of conventional (left) and microwave infiltration (right) sintering at 1350 °C for 20 90% N2+10% H2atmosphere 熱壓燒結(jié)熱壓燒結(jié)(Hot-pressing sintering, HPS)是廣泛應(yīng)用于制備高密度鎢銅合金的燒結(jié)技術(shù)。熱壓燒結(jié)能同時進行加壓和加熱,是把壓制和燒結(jié)兩個工藝相完成的一種制備方法,圖 1-4 是熱壓燒結(jié)示意圖。一般來說,壓力燒結(jié)是度的有效方法,并且會對合金的致密化產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。Zhuo 等人[47]采用備了Ni涂覆的鎢纖維增強的鎢銅復(fù)合材料,相比傳統(tǒng)方法制備的商業(yè)鎢銅
【參考文獻】:
期刊論文
[1]鎢銅合金表面納米化及其性能分析[J]. 劉冰,陳文革,張志軍. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
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[3]EFP戰(zhàn)斗部破片場復(fù)合技術(shù)研究[J]. 龔柏林,王可慧,初哲,吳海軍,耿寶剛,吳崇欣. 彈道學(xué)報. 2015(01)
[4]鎢粉表面化學(xué)鍍鎳工藝研究[J]. 張鴻雁,王迎春,劉金旭,趙紫盈,郭文啟,李樹奎. 兵工學(xué)報. 2014(09)
[5]聚能破甲戰(zhàn)斗部藥型罩不同形狀錐頂對射流影響的數(shù)值模擬[J]. 劉波,姚志敏. 機械設(shè)計與研究. 2014(04)
[6]80W-Cu合金力學(xué)行為的拉壓不對稱性研究[J]. 郭文啟,劉金旭,呂翠翠,李樹奎. 稀有金屬材料與工程. 2013(11)
[7]W-Cu復(fù)合材料的應(yīng)用及制造技術(shù)[J]. 范莉,李業(yè)建. 電工材料. 2013(03)
[8]現(xiàn)代彈藥技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 熊輝. 四川兵工學(xué)報. 2012(09)
[9]高密度純鎢的低溫活化燒結(jié)工藝及其致密化行為[J]. 韓勇,范景蓮,劉濤,成會朝,田家敏. 稀有金屬材料與工程. 2012(07)
[10]熱旋鍛法制備的鎢銅線材的燒蝕性能[J]. 張輝,陳文革,丁秉鈞. 中國有色金屬學(xué)報. 2012(06)
博士論文
[1]鎢銅偏濾器靶板疲勞損傷與壽命研究[D]. 錢新元.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]偏濾器水冷鎢銅模塊傳熱與熱應(yīng)力問題研究[D]. 韓樂.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]放電等離子燒結(jié)Ni3Al及其復(fù)合材料的高溫壓縮與抗氧化性能[D]. 曹國劍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]鎢銅系合金藥型罩的破甲特性及破甲機理研究[D]. 趙紫盈.北京理工大學(xué) 2016
[2]低鎢-鎢連接度鎢銅鋅合金的制備及表征研究[D]. 鄭玲玲.北京理工大學(xué) 2015
[3]超細晶W-Cu觸頭材料的制備及性能研究[D]. 陳春浩.華中科技大學(xué) 2012
本文編號:3463089
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