烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响

采用粉末冶金工艺制备Ni/Al/W含能反应材料,对比研究550℃烧结温度下烧结时间对Ni/Al/W含能反应材料密度、抗压强度以及显微组织的影响,并通过烧结样品DSC曲线计算得到不同烧结时间Ni/Al/W材料的反应放热量,分析烧结样品的反应放热特征。研究表明,烧结温度为550℃、烧结时间为1~3 h时,Ni/Al/W材料的密度先降低后升高,抗压强度先升高后降低,反应放热量不断减小;烧结时间为2 h时,Ni/Al/W含能反应材料具有相对较高的密度、强度和反应放热量,密度达到9.8 g/cm3,准静态压缩强度为1 150 MPa,反应放热量为121.2 J/g。

自蔓延离心法制备Fe_3Al/W_2C复合涂层

以氧化铁、铝粉、三氧化钨、石墨为原料,采用自蔓延离心法制备了具有内生强化W2C相的Fe3Al涂层。采用x射线衍射仪分析涂层相物相,采用扫描电镜观察涂层组织及磨损后形貌,利用盘销式试验机对比检测了Fe3Al和Fe3Al/W2C涂层的干摩擦性能。结果表明,反应原料中的铝与石墨比例为2:1时,涂层中的主要物相为W2C和Fe3Al。Fe3Al/W2C涂层的相对耐磨性是Fe3Al涂层的1.6倍。

不同W含量Al/W活性材料的冲击压缩特性

采用模压烧结工艺制备不同W含量的Al/W活性材料,基于分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,采用紫铜片和橡胶片进行波形整形,研究不同配比Al/W材料的动态压缩和破坏特性。实验结果表明:随着W含量增多,Al/W材料内部的孔洞、微裂纹逐渐增多;W含量不同,Al/W材料的动态压缩变形和破坏特性呈现明显的差异;W的质量分数为44%和64%时,不同应变率下Al/W的应力-应变曲线呈现出弹性-塑性强化的变形特点,破坏应变随应变率增加而增大;W的质量分数为83%的Al/W材料则表现为塑性阶段的应变软化特点;当W的质量分数达到91%时,Al/W材料达到破坏强度后便迅速失效,破坏应变保持在0.03左右。W含量增加时,Al/W变形模式的转化是增强相W和材料内缺陷相互竞争的结果。

Al⁃W合金燃料的氧化过程及性能提升机理

为阐明Al‐W合金燃料氧化性能的提升机理,结合铝热还原与超高温气雾化法制备Al‐20W与Al‐30W合金燃料,并通过热重/差热热分析、X射线衍射仪、扫描电子显微镜/能量色散谱仪对其氧化过程进行研究。结果表明,Al‐20W与Al‐30W合金燃料均含有亚稳态Al/W合金相,随温度升高Al/W合金相的种类与形态发生转变。2种合金燃料具有优于单质Al燃料的氧化性能,分别在1300℃与1500℃完全氧化,氧化产物WO_(3)全部挥发。W的存在提升了Al‐W合金燃料的氧化性能,机理为WO_(3)的挥发提供O_(2)扩散进入颗粒内部的通道;WO_(3)作为“氧运输船”向单质Al传输O,促进单质Al的氧化;WO_(3)发生进一步的化学反应,最终以气态形式挥发,促进含W相的氧化。

W增强Al/Gd_(2)O_(3)双屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了屏蔽中子与γ射线的危害,在Al/Gd_(2)O_(3)材料中加入W并采用放电等离子体烧结(SPS)制成Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料。利用扫描电镜和XRD分析了复合材料的形貌和物相结构;利用蒙特卡罗统计试验方法和粒子传输软件MCNP5对Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料屏蔽中子和γ射线的性能进行模拟计算。结果表明,与原铝基复合材料相比,Al/W/Gd_(2)O_(3)复合材料的力学性能优异、抗拉强度提高;拉伸断口形貌表明,复合材料断裂模式为穿晶断裂。

球形Al-25W合金燃料粉末的氧化行为与能量性能

为了获得热氧化与能量释放性能优异的新型合金燃料,采用铝热还原与超高温气雾化结合的方法,制备了球形铝钨合金燃料粉末(Al-25W),对其物相结构、氧化行为及能量性能进行了研究。结果表明,球形Al-25W合金粉末颗粒内部的亚稳态Al/W合金相均匀分布在单质Al基体中,且通过稳定化处理后亚稳态Al/W合金相转变为Al12W相,并对外释放能量。球形Al-25W合金粉末具有比单质Al粉更高的氧化放热量与氧化增重,能在1400℃空气中完全氧化,且W原子全部氧化为WO3并以气态形式挥发,残留氧化产物仅为Al2O3。球形Al-25W合金粉末的实测体积燃烧焓超过单质Al粉的理论体积燃烧焓(83000 J·cm^(-3)),可达(83132.1±608.5)J·cm^(-3),且剧烈燃烧时生成气态燃烧产物WO3。

w(Zn)/w(Mg)对Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响

借助金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计和电子万能试验机研究了w(Zn)/w(Mg)对新型Al-Zn-Mg合金组织和力学性能的影响。研究结果表明:当Zn、Mg总含量相近时,w(Zn)/w(Mg)降低,则Al-Zn-Mg合金的硬度提高,峰值时效时间缩短。当Zn、Mg总量减少,且w(Zn)/w(Mg)减小时,意味着合金中Mg含量相对较高,这同样提高了合金的峰值硬度,缩短了峰值时效时间。随着w(Zn)/w(Mg)从11.4降至6.1,合金晶内η′相数量密度增大,平均直径减小,η′相数量密度从66521μm^(-3)增加至118142μm^(-3),平均直径从4.3 nm降低至3.7 nm,合金的拉伸强度随之提高。当w(Zn)/w(Mg)为6.1时,合金T6态的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为447 MPa、397 MPa和18.9%。

元素W,Co对Ni-Al合金层错能的影响

运用置换原子计算层错能的热力学模型,计算了Ni-Al-W,Ni-Al-Co合金的层错能。分析了W,Co元素对Ni-6Al合金,Al元素对Ni-5W,Ni-5Co合金层错能的影响。结果表明:随温度升高,合金的层错能提高。随着W,Co质量分数提高,Ni-6Al-xW,Ni-6Al-xCo合金的层错能均提高;随元素Al质量分数的增加,Ni-5Co,Ni-5W合金层错能降低。

Al-Ni-W活性材料动态力学行为及其释能特性

用Hopkinson杆对Al-Ni-W活性材料的动态力学行为进行研究,通过测量Al-Ni-W活性材料在不同速度下撞击反应所产生的准静态压力对材料的释能特性进行分析。结果表明:Al-Ni-W材料在动态压缩条件下,没有发生应变硬化和应变率硬化效应,材料断裂裂纹主要在Al/W和Al/Ni的两相界面处萌生;活性破片撞击钢板时引发反应的速度阈值不大于713 m/s,且活性材料反应释放的化学能和产生的准静态压力与速度呈线性关系;当活性破片在1 176 m/s的速度下撞击目标时,能量释放量达到2.23 k J/g,高于发生金属间化合反应释放的能量,表明有部分金属与氧气发生氧化反应。

合金元素对Co-Al-W合金高温氧化行为的影响

研究新型Co-Al-W合金在800和900℃空气中氧化动力学及元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金高温氧化行为的影响。结果表明:在800℃氧化100 h后,Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)和Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金的质量增加较小,表明其抗高温氧化能力较强;在900℃氧化时,Co-8.8Al-9.8W-2Mo、Co-8.8Al-9.8W-2Nb、Co-8.8Al-9.8W-2Ta和Co-8.8Al-9.8W-2Ti合金的质量增加小于Co-8.8Al-9.8W合金的,表明加入合金元素可以提高合金的抗高温氧化能力;在不同温度下,Co-Al-W合金氧化膜表面出现团聚、开裂和脱落现象;氧化膜分为3层,外层为Co3O4氧化物,中间层为W、Al和合金元素的复杂氧化物,内层为Co和Al的氧化物。从合金氧化动力学曲线来看,在800℃时合金元素增强Co-Al-W合金抗高温氧化能力由强至弱依次为Ta、Ti、Mo、Nb;在900℃时按Ti、Ta、Mo、Nb顺序依次减弱。

合金元素钨对新型Co-Al-W合金热腐蚀行为的影响

研究Co-Al-W和商用MAN900合金在800℃75%Na2SO4+25%NaCl混合熔盐中的腐蚀动力学及热腐蚀行为。结果表明:7.5 W、9.8 W和10.7 W合金经热腐蚀后质量增加量比MAN900合金的质量增加量少,Co-Al-W合金的耐热腐蚀能力比MAN900合金的耐热腐蚀能力强。Co-Al-W合金在熔盐中腐蚀膜结构分成3层,即呈蓬松状由富钴氧化物Co3O4组成的腐蚀膜最外层,由Co、Al、W复杂氧化物组成的中间过渡层和主要由Al及Co氧化物组成较致密的腐蚀膜内层。随着腐蚀时间的增加,合金腐蚀膜最外层由于脱落逐渐变薄;中间过渡层厚度逐渐增加,该层中各元素分布趋于均匀、稳定;腐蚀膜内层致密性增加使该层增厚不明显。

电沉积Ni-W-Al_2O_3复合镀层工艺与性能研究

研究了电沉积Ni W Al2 O3工艺 ,并探讨了Al2 O3粒子对镀层硬度和耐磨性的影响。结果表明 ,加入Al2 O3粒子使Ni W合金镀层硬度明显提高 ,而耐磨性则大幅度提高 ;经 40 0℃、1h热处理后 ,在本实验条件下镀层耐磨性提高 5倍以上。

钽含量对Co-Al-W合金强化相和高温氧化行为的影响

Co-Al-W合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,为了研究微合金化元素钽对Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)合金强化相和高温氧化行为的影响,运用d电子合金设计理论和XRD分析方法研究Co-8.8Al-9.8W-x Ta(x=0、0.5、1、1.5、2)合金的相组成、γ′强化相的数量及μ相的析出行为;运用SEM和EDAX等方法研究合金高温氧化膜的组成、显微组织结构和元素分布,并计算合金的氧化激活能。结果表明:钽元素含量增加,合金中γ′强化相的数量增多,对μ相析出的抑制程度增加。Co-8.8Al-9.8W-x Ta合金的氧化膜主要由3层组成,最外层主要为钴的氧化物,中间过渡层为钨、铝和钽的复杂氧化物,最内层主要为铝的氧化物。钽元素提高合金氧化膜最内层中铝氧化物的致密性和稳定性。1.5Ta合金的氧化膜具有最佳的致密度和稳定性,氧化激活能最高,抗氧化能力最强。

退火处理对SiC_w/Al复合材料应力腐蚀开裂行为的影响

采用双悬臂梁试验方法， 研究了不同温度的退火处理对纯铝基复合材料及ＬＹ１２ 铝基复合材料应力腐蚀开裂行为的影响。应力测试及透射电镜观察结果表明， 不同温度的退火处理通过松弛复合材料的残余应力及改变基体的位错组态改善了复合材料的应力腐蚀性能。随退火温度的升高， 两种复合材料的应力腐蚀裂纹稳态扩展速率降低； 临界应力场强度因子ＫＩＳＣＣ增高；

Al-W二元系的机械合金化

用机械合金化方法由元素粉末制备了Ａｌ１ － ｘ Ｗｘ（ ｘ ＝ ０ ．１ ，０ ．２ ，０ ．５ ，０ ．９） 合金。用Ｘ 射线衍射法对球磨后的粉末进行了分析， 并用扫描电镜和透射电镜观察了形貌并研究了晶相结构。结果表明， 球磨后Ａｌ 在Ｗ 中的固溶度大大扩展， 但球磨到２５０ｈ 该系统仍未形成非晶； Ａｌ０ ．５ Ｗ０ ．５ 粉末经２５０ ｈ球磨后出现一结构为体心四方的新相。

挤压工艺参数对Al-W合金致密化和硬度的影响

通过Al-W粉末合金压制坯挤压变形,试验研究了挤压温度和挤压比对Al-W合金致密化和硬度的影响。结果表明:挤压温度升高和挤压比增大均对Al-W合金的致密化有积极作用,相对密度从热挤压前的0.943提升到0.9975,达到近致密状态。挤压温度和挤压比对Al-W合金硬度的影响较为复杂,挤压温度一定时,硬度随着挤压比的增大而增大;挤压比一定时,在较低的挤压比下,硬度随着挤压温度的升高先增大后减小,在较高的挤压比下,硬度随着挤压温度的升高先减小后增大。显微组织分析进一步表明,热挤压塑性变形显著提高了Al-W合金的致密度,在挤压温度为540℃,挤压比为35时得到平均晶粒细小的挤压态Al-W合金,其平均晶粒尺寸约为5μm。

Al-W合金粉末冷热压制坯工艺与坯块热变形行为研究

试验研究Al、W粉末按比例混合,冷压、热压制成Al-W粉末合金坯块的工艺,确定冷压、热压工艺参数,压制坯块的致密度达到99.5%以上。采用Gleeble-1500热模拟试验机,对Al-W合金粉末压制坯块在变形温度420℃~570℃、应变速率0.001 s^-1~5 s^-1、最大变形程度为60%的条件下进行热压缩试验。分析变形温度和应变速率对Al-W粉末合金坯块高温塑性变形应力的影响,确定不同变形温度、不同变形速率下的峰值应力,计算Al-W粉末合金的变形激活能,为制定Al-W粉末合金塑性成形工艺提供理论依据。

Al-NI-W活性材料组织性能及毁伤效应研究

为研究Al-Ni-W活性材料破片对相控阵雷达天线的毁伤效应,研究Al-Ni-W活性材料的显微组织和力学性能,用战斗部静爆和弹道枪试验研究活性材料破片对"爱国者"AN/MPQ-53型相控阵雷达天线模拟靶的毁伤效应。结果表明:在试验成形温度下,Al/Ni界面发生明显的金属间化合反应,反应序列:Al+Ni→Al3Ni+Ni→Al3Ni2。金属间化合物提高了材料抗压强度,降低了材料反应温度。弹道枪试验中,单枚质量为9.4 g的Al-Ni-W活性材料破片以约为1200m/s的速度平均毁伤16.6个辐射单元,是相同质量20#钢破片的4.2倍,且接近两者对铝板的穿孔面积之比;静爆试验中,由于爆炸冲击波和多枚破片与冲击波的复合增强毁伤效应,单枚质量为9.4 g的Al-Ni-W活性材料破片以1200 m/s的速度可破坏21.1个辐射单元;"爱国者"相控阵雷达天线的防护较厚,活性材料破片穿透防护后,剩余速度和质量小,超压效应不显著。活性材料破片穿靶后的碎片毁伤效应是造成对辐射单元毁伤增益的主要因素。

少量钨对铸态及均匀化处理态Ti-Al-Nb-B-W合金微观组织的影响

对铸态及经过热等静压和均匀化处理后Ti-Al-Nb-B-W合金的微观组织进行了观察和分析,研究了元素钨对Ti-Al-Nb-B-W合金的铸态及均匀化处理态微观组织的影响。结果发现:随着钨含量的增加,Ti-Al-Nb-B-W合金铸态组织中的非平衡状态加剧,网状组织和胞状组织越来越发达;随着钨含量的增加,Ti-Al-Nb-B-W合金铸态组织中的显微缩松有增多的趋势;在Ti-Al-Nb-B-W合金的均匀化处理过程中发生了非连续粗化,钨不影响γ等轴晶的形核位置与尺寸,但影响其形核率,随着钨含量的增加,γ等轴晶的体积分数有增加的趋势;Ti-Al-Nb-B-W合金经过均匀化处理后,随着钨含量的增加,其片层组织更加完善,片层间距更加细小;Ti-Al-Nb-B-W合金经过均匀化处理后,随着钨含量的增加,β(B2)相析出的量更多。

一种W-Ni-Al-Fe系易碎钨合金材料的研究

研究了一种W-Ni-Fe-Al系易碎穿甲弹芯材料,该材料采用冷等静压成型和液相烧结工艺制备。经金相检验和拉伸断口扫描电镜分析,该材料在烧结过程中可形成Al2O3脆性壳体分布于黏结相中,起到降低抗拉强度、提高弹芯破碎性的作用。性能测试表明,该材料与相同钨含量的93W-Ni-Fe合金相比,动态压缩强度相当,而静拉伸强度下降了约200MPa,延伸率下降了约20%。