放电等离子烧结TiCN/W-Cu复合材料的高温摩擦磨损性能

以铜粉、TiCN粉以及由化学镀法制备的铜包覆钨复合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术制备TiCN/W-Cu复合材料,研究了复合材料的组织、硬度和高温摩擦磨损性能。结果表明:复合材料组织致密,细小的TiCN颗粒弥散分布在钨和铜相界处;复合材料的相对密度为97.9%,硬度为282.7 HV,分别比W-Cu合金提高了0.6%和22.2%,常温与高温下的磨损率均低于W-Cu合金,25℃下复合材料的磨损机理以磨粒磨损为主,随着温度的升高,转变为疲劳磨损、黏着磨损与氧化磨损。

W-Cu复合材料的应用现状及掺杂改性的研究进展

W-Cu复合材料因具有高的硬度、耐磨性、抗烧蚀性能、导电性和导热性以及低热膨胀系数等综合性能而被广泛应用于多种工业领域。本文介绍了W-Cu复合材料的最新研究进展及其在电触头、微电子、军事、功能梯度材料方面的应用现状,着重总结和分析了目前W-Cu复合材料掺杂改性的分类及原理,以及掺杂改性对材料性能的影响,最后提出了W-Cu复合材料未来发展的潜在问题和值得关注的研究方向。

HfO_(2)掺杂对湿化学法制备W-20Cu复合材料微观组织和性能的影响

采用湿化学法制备W-20Cu复合粉体,通过喷雾干燥法得到球壳状前驱体,再通过氢气还原成功将弥散分布的HfO_(2)第二相颗粒引入W-20Cu复合粉体,确定了引入的HfO_(2)在W-20Cu复合粉体中的存在形式以及分布状态。采用高温液相烧结制备了细小HfO_(2)颗粒均匀分布的W-20Cu复合材料。结果表明:由于HfO_(2)颗粒在W颗粒表面和W/Cu界面间隙中弥散分布,抑制了W颗粒在烧结过程中的粗化,从而降低了W-W的连通性,使得W-20Cu复合材料表现出较高的综合性能。其中,烧结温度在1350℃时,块体的致密度较高,均为97%,掺杂0.5%HfO_(2)制备得到的复合材料综合性能最佳,其硬度最大可达到338HV,抗弯强度为826 MPa,热导率为209 W/(m·K)。

AlN覆钨对AlN/W-Cu复合材料组织和性能的影响

采用溶胶凝胶法对AlN粉体进行表面覆W后,将其与适量W粉混合,经压制、预烧结,制得多孔AlN/W骨架,再熔渗Cu后制备出不同AlN含量(0~8%)的AlN/W-Cu复合材料。考察了AlN含量对于烧结体微观组织、力学性能和热学性能的影响,并与由未覆钨AlN粉体制备的AlN/W-Cu复合材料进行对比。结果表明,采用溶胶凝胶法可在AlN颗粒表面均匀制备覆W层,其界面结合良好。覆钨AlN/W-Cu复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度以及热导率均优于未覆钨AlN/W-Cu复合材料的。AlN/W-Cu复合材料的相对密度、抗拉强度及热导率随AlN含量的增加而降低,而硬度随AlN含量的增加而上升。当AlN含量为2%时,覆钨AlN/W-Cu复合材料的综合性能最佳,相对密度达到97.69%,显微硬度达到277HV,热导率达到205.54 W/(m·K)。

钨含量对W-Cu复合材料高温变形行为的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机，在温度为650-950℃、应变速率为0．01-5S、总应变量为0．7的条件下，对25％W-Cu和50％W-Cu（质量分数）复合材料的热变形行为及其热加工图进行研究和分析。结果表明：此两种复合材料的高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征，峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增大；在真应力-应变曲线基础上建立的W-Cu复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性；同时，利用50％W-Cu复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制，确定其热加工工艺参数应优先选择变形温度为650-700℃、应变速率为1-5s^-1，或者变形温度为850-950℃、应变速率为0．01-0．1s^-1。

纳米W-Cu复合粉体制备的研究进展

W-Cu复合材料结合了W、Cu金属各自优良性能,具有良好的高温强度、延展性、抗电弧烧结性、耐高温氧化和低膨胀系数等特点,广泛应用于机械加工、国防工业、航空航天、电子信息、军事等领域。以超细纳米W-Cu复合粉体为原材料是制备出性能优越的W-Cu复合材料的主要途径之一,受到国内外学者的广泛关注。主要总结了W-Cu超细纳米复合粉体的制备方法,如机械合金化法、化学共沉淀法、水热合成-共还原法、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻-干燥法、燃烧法等,并通过分析现阶段制备W-Cu纳米复合粉体存在的问题,提出了未来该领域的研究方向。

残余应力对W-Cu复合材料导热性能的影响

用熔渗法制备的W-cu复合材料在小批量生产时,发现熔渗结束后样品的热导率数据分散不稳定,受熔渗时摆放位置的影响很大。将熔渗结束后的样品退火,采取不同的方式冷却。用X射线衍射法测量其残余应力,用热脉冲法测量其热导率,研究了残余应力对材料导热性能的影响。结果表明：随冷却速度的加快,残余应力值增大,热导率降低。钨和铜的热膨胀系数相差较大,从高温冷到室温时两相收缩程度不一样,冷却速度过快时,在界面处产生残余应力,使材料的热导率降低。分析了残余应力对材料导热性能的影响及机制。

高性能药型罩用W-Cu复合材料的研究与应用

介绍了W-Cu复合材料的应用、制备和致密化技术,以及高性能药型罩用W-Cu复合材料的研究进展及应用现状,并展望了W-Cu复合材料的进一步应用与发展。

热压烧结制备Al_2O_3/TiCN-0.2%Y_2O_3复合材料

采用热压烧结的方法制备Al2O3/TiCN-0.2%Y2O3复合陶瓷的结果,较详细地介绍了试样成分、热压温度对试样抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等力学性能的影响。结果表明:在热压温度低于1650℃时,各项力学性能随着热压温度的提高而提高,当热压温度为1650℃、压力为35 MPa,保温时间为30 min时,其抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到它们的最大值1015 MPa,6.89 MPa.m1/2和20.82 MPa。当热压温度高于1650℃时,导致TiCN分解作用加强导致密度下降,同时温度过高导致晶粒长大使力学性能下降。显微结构分析表明:由于稀土Y2O3的加入,生成少量的YAG相,抑制了Al2O3和TiCN晶粒长大,有助于提高含Y2O3的Al2O3/TiCN复合材料的断裂韧性。TiCN颗粒弥散在Al2O3晶界处,其晶粒尺寸在1μm左右,分布均匀,相互交织,抑制了晶粒生长,从而起到增韧补强作用,有利于材料力学性能的提高。从压痕裂纹尖端扩展情况的扫描电镜照片可以看出:基体与增强相多个晶粒构成裂纹桥联行为,并可能形成裂纹偏转、分支与桥联的共存区,主要起作用的是稀土强化TiCN颗粒弥散增韧机制,将复合材料的断裂韧性从5.94提高到6.89 MPa.m1/2。

轧制塑性变形对W-Cu复合材料组织性能影响

对不同Cu含量[20%～50%(质量分数)]的热挤压后的W-Cu合金坯料进行轧制,通过对比得出最佳轧制工艺参数,并制备出微观组织均匀、致密度高、性能优异的W-Cu合金板材。结果表明:轧制力随着道次轧下量的增加而逐渐增大,并且当一次轧下量超过60%时,轧制力急剧增加;随着轧制变形量的增加,Cu相发生变形,W相形状基本不发生变化,但W相有细化的趋势;轧制变形能在保持W-Cu合金热挤压后高组织均匀性、高致密度、高性能的基础上获得薄板甚至是箔材。

W-Cu复合材料的应用及制造技术

简述了W-Cu复合材料在电触头、电子封装、电加工电极、国防和航空航天等领域的应用现状,介绍了熔渗法、活化液相烧结法、化学共沉淀法等W-Cu复合材料制造技术,展望了W-Cu复合材料应用及制造技术的发展方向。

碳纳米管对W-Cu复合材料致密度和硬度的影响

采用机械合金化技术并结合真空烧结制备W-20%Cu/C复合材料,利用碳纳米管具有良好的综合性能作为W-20%Cu复合材料的强化相.采用粒度测试仪分析碳纳米管添加量不同时的W-20%Cu复合粉末粒径并测试W-20%Cu/C烧结体的密度和硬度,分析碳纳米管添加对W-20%Cu复合粉末粒度及W-20%Cu复合材料密度和硬度的影响.研究结果表明:添加碳纳米管可不断细化W-20%Cu复合粉末晶粒,W-20%Cu复合材料的密度和硬度随着碳纳米管质量分数的增加而逐渐提高,说明采用机械合金化技术能够使碳纳米管弥散分布在W-20%Cu复合材料中,充分发挥细晶强化作用.

活化烧结制备W-Cu复合材料及其性能

研究添加元素Ni对W-Cu复合材料组织和性能的影响。利用预混粉、机械球磨和活化液相烧结法制备不同Ni含量W-Cu复合材料,采用电子扫描显微镜、X射线衍射仪、激光导热仪等对复合材料的显微组织、物相、热导率、热膨胀系数和硬度进行检测与分析。结果表明:当W-Cu复合材料中不添加Ni元素时,W颗粒团聚形成闭合孔隙,液相Cu无法有效填充孔隙,导致W-Cu组织分布不均匀。随着Ni含量逐渐增加,钨颗粒尺寸不断增大,Cu相将W颗粒包覆;当Ni含量增至5%时,Cu相分布呈网状结构,复合材料组织的均匀分布。在性能方面,随着Ni元素含量的增加,W-Cu复合材料的致密度从83.91%提高到95.59%,硬度由229HV提升至304HV,各温度下热导率和热膨胀系数均有所下降。

W-Cu复合材料在不同电压下的电弧烧蚀性能研究

使用化学镀的方法制得包覆完整的W-Cu复合粉末,随后采用热压烧结法制得分布均匀、界面结合良好的W-Cu复合材料。在2、4、6和8 kV不同电压下对W-Cu复合材料进行电弧烧蚀实验,发现随着电压的升高,击穿电流增大,电极之间放电距离增大,击穿强度降低,燃弧时间增长。利用扫描电子显微镜及3D激光共聚焦显微镜观察材料表面在不同电压下的烧蚀形貌变化,发现随着电压的升高,烧蚀面积增加,表面凸起高度增加,8 kV时局部烧蚀区域出现微裂纹。拉曼光谱显示材料表面经过烧蚀后形成CuO。W-Cu复合材料电弧烧蚀机理主要包括阴极Cu的融化,飞溅,以及氧化。

车电极用W-Cu复合材料的制备及其特性表征

为了提高车电极的导电性,探索一种共沉淀-氢气还原法制备的车电极用W-Cu复合材料,并利用XRD、TEM等检测手段,对制备新型W包覆Cu复合材料的微观形貌进行了特性表征。结果表明:W-Cu复合粉体外形为球状颗粒,平均粒径约为2.5μm,主要由Cu WO_4H_2O与Cu_2WO_4(OH)_2组成,共沉淀产物并未完全晶化;沉淀物粉体形态表现为椭圆形的团聚状态,粒径均匀,为8~15 nm,同时分散性较好。在750℃下经氢还原处理后,材料颗粒基本都以规则椭圆形存在,其粒径尺寸处于20~60 nm之间。WO3被还原为W原子并在Cu晶体表面形核,使Cu被全面包裹,形成各自单独的包覆球结构。

一种高强高导W-Cu／Lu2O3复合材料及其制备方法

本发明公开了一种高强高导W-Cu／Lu2O3复合材料及其制备方法。高强高导W-CuLu2O3复合材料由W-Cu复合粉末和稀土氧化物Lu2O3组成，其中W-Cu复合粉末的质量百分比为98％～99．5％，余量为Lu2O3；所述W-Cu复合粉末中Cu的质量百分比为20％～30％，余量为W。

热压烧结法制备钨铜复合材料的工艺研究

铜钨复合材料是以铜、钨元素为主的一种两相结构假合金,广泛应用于电接触材料,电子封装和热沉材料。作者研究了采用轴向热压烧结来制备纳米W—15%Cu复合材料的方法,分析了工艺参数对该复合材料性能的影响及其影响机理。实验为获得超细晶粒显微组织和优异均匀性纳米W—15%Cu复合材料提供了重要的实验基础和依据。

热压烧结法制备W-15Cu复合材料的组织结构研究

将W-15%Cu(质量分数)混合粉末在行星式高能球磨机中球磨,分别采用热压烧结和无压烧结对球磨60h的复合粉末进行烧结。采用XRD对经不同球磨时间后的复合粉末进行物相分析;采用XRD和SEM对烧结后的钨铜复合材料进行物相和形貌分析。结果表明:球磨时间越长,铜在钨中的固溶度越大;相对于无压烧结,采用热压烧结制备的钨铜复合材料孔隙度较小,均匀度较高,相对密度高达98.84%;钨铜复合材料内部存在因铜的挥发和生坯密度分布不均匀造成的烧结体组织分布不均匀。

W-35% Cu粉末形变强化复合材料组织及性能研究

为了提高W-Cu复合材料的致密度,采用机械球磨-冷压制坯-液相烧结-热静液挤压-热处理工艺,制备出微观组织弥散分布、性能优异的W-35%Cu复合材料.采用扫描电镜、电子探针等测试手段分别对烧结及挤压后材料的组织及性能进行了分析.实验结果表明,采用机械球磨技术制备的W-35%Cu复合粉,经液相活化烧结后,再经热静液挤压进一步形变和致密,材料的硬度以及导电性能都有较大提高.在800℃真空热处理2h后,获得了硬度高于200HB,电导率高于40m/Ω.mm2的W-35%Cu形变复合材料.