超细/纳米W-20Cu复合粉末的液相烧结机制

采用溶胶-喷雾干燥及氢还原工艺制备超细/纳米W-20 Cu复合粉末;将粉末压制成形,在1 340～1 420℃烧结5～180 min,并研究其致密化行为及晶粒长大机制。结果表明:烧结温度对液相烧结致密化起主要作用,W-20Cu复合粉末在液相烧结早期发生了显著的致密化,在1 420℃烧结5 min时,致密度可达到89%以上;随烧结时间的延长,致密度增加,在1 420℃烧结90 min时,相对密度最高,达到99.1%。液相烧结时,W晶粒不断长大并逐渐球化,且其晶粒大小G与时间烧结t符合G3=G 03+kt关系,服从溶解-析出机制。烧结温度对W晶粒长大影响显著,当温度从1 340℃上升到1 420℃时,其晶粒长大动力学系数从1.59×10-2μm3/min增大到2.47×10-2μm3/min,这说明液相的形成、颗粒重排、溶解-析出及W晶粒长大使得细晶W-Cu坯体获得近全致密。

外加磁场对W-20Cu/45钢摩擦副干摩擦特性影响的实验研究

以W-20Cu销/45钢环摩擦副为研究对象,采用改进后的MPV-1500型摩擦磨损试验机,研究了直流磁场对W-20Cu干滑动摩擦磨损特性的影响.利用扫描电镜观察W-20Cu销磨损后的表面形貌、纵切面组织及磨屑形貌,采用三维形貌仪表征了磨损表面粗糙度.结果表明:随着磁场的施加和增大,W-20Cu销和45钢环的磨损率及摩擦系数均有减小趋势.磁场不仅降低了W-20Cu销摩擦面亚表层的变形程度,而且能吸附磨屑并使之细化.无外加磁场时,磨损机制主要为磨粒磨损;施加磁场后,W-20Cu销摩擦面趋于平滑,磨损机制变为磨粒磨损和氧化磨损的混合磨损.

磁场下W-20Cu复合材料的干摩擦学性能

采用水热合成法制得纳米W-Cu复合粉末,并在1 050℃经热压烧结制备出W-20Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了W-20Cu的组织形貌、磨损形貌及磨屑,并在室温下与7075铝合金配副进行磁场干摩擦磨损试验。结果表明:水热合成-热压烧结法制得的W-20Cu复合材料的硬度达215HB,电导率为45%IACS。不加磁场时,W-20Cu复合材料销磨损面黏附较厚的高含Al层,磨屑呈螺旋状,磨损机制主要为粘着磨损;随着磁场强度的增加,黏附层变薄,销的磨损程度略微减弱而环的磨损加剧,摩擦副的摩擦因数有减小趋势,磨屑逐渐呈细小的碎片状及粒状,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损。

W-20Cu复合材料的摩擦学性能研究

在MPV-1500摩擦试验机上研究水热合成法制备的W-20Cu复合材料与铝合金在不同载荷条件下的摩擦磨损性能。结果表明:试样在900℃退火2 h,晶粒有明显的层错条纹,可形成屏障阻碍位错的运动,使位错湮灭困难,亚晶界或晶界增加,导致晶粒细化,材料硬度提高。随着载荷的增大,摩擦因数先增大后减小,稳定性总体较好;磨损量先增加后逐渐趋于稳定。载荷较小时,W-20Cu复合材料磨损面黏附较厚的高含Al层,磨屑呈片状,磨损机制主要为疲劳磨损;随着载荷的增加,黏附层变薄,磨屑呈细小的碎片状及粒状,磨损机制主要为黏着和轻微的氧化磨损。

W-20Cu复合材料热变形行为及应变补偿本构模型

用Gleeble-3800热模拟试验机对W-20Cu复合材料进行热压缩试验,在应变率为0.001~1 s^(-1)、变形温度为1 073~1 223 K下进行热变形,研究应变率和温度对力学性能的影响。考虑应变对材料本构参数的影响,基于Arrhenius模型,建立W-20Cu复合材料的应变补偿本构模型,通过误差分析对应变补偿本构模型的准确性进行验证。结果表明:峰值应力随温度升高而降低,随应变率增大而增大,相对于应变率,W-20Cu复合材料对温度更敏感。基于应变补偿的W-20Cu复合材料本构模型能较好的预测热变形过程中的流变应力,其预测值与试验值的线性相关系数为0.973,平均相对误差为3.418%。

粉末温轧工艺对W-20Cu合金密度和显微组织的影响

在W-Cu混合粉末中加入0.1%～2.0%（质量分数）的有机添加剂,在60～150℃温度下温轧成生板坯,然后进行液相烧结,获得W-20Cu合金板材。通过正交试验研究粉末轧制速度、轧制温度与添加剂含量对生板坯密度的影响,并对烧结板材的密度和显微组织进行分析与表征。结果表明,轧制温度与添加剂含量对粉末轧制板坯密度有显著影响,二轧制速度对生板坯密度的影响较小。随轧制温度升高,W-20Cu生板坯的密度增大,烧结板材的孔隙尺寸逐渐减小,孔隙率逐渐降低,烧结密度相应提高;随添加剂含量增加,板坯密度先升高后降低。在轧制温度为150℃,添加剂含量为0.3%时,生板坯的相对密度达到最大值85.38%,液相烧结后获得相对密度为99.65%的W-20Cu合金板材,金属Cu元素在钨基体中均匀、弥散分布。

溶胶-喷雾干燥超细/纳米晶W-20Cu复合粉末的烧结行为

采用喷雾干燥-氢气还原法制备超细/纳米晶W-20Cu(质量分数,%)复合粉末,粉末压坯直接从室温推入高温区烧结不同时间后直接取出水淬,研究其烧结致密化和显微组织的变化。结果表明,超细/纳米晶W-20Cu粉末在1000～1200℃烧结时发生迅速致密化。粉末压坯在1200℃烧结60min,其材料致密度已达到96.4%。1420℃烧结90min时致密度达到99%以上。1100～1420℃烧结时其烧结致密化活化能不断减小,从1100℃时的276.3kJ/mol减小到1420℃时的29.1kJ/mol。当温度低于1200℃时,W晶粒长大不明显,当温度超过1300℃时,W晶粒开始有明显长大。随温度的升高W晶粒发生显著球形化,1420℃烧结时发现其晶粒长大符合G3=kt的Ostwald机制,此时晶粒长大动力学系数K仅为0.024μm3/min。

W-20Cu复合材料热变形行为及本构关系

通过热模拟压缩试验研究了W-20Cu复合材料在应变速率为0.01~5 s^(-1)、温度为850~1000℃时的高温热变形行为。采用扫描电镜对材料压缩变形后的显微组织进行了观察和研究。结果表明:W-20Cu复合材料具有较高的应变速率强化效应和温度软化效应;热变形加工理想条件为900~950℃,应变速率不大于1 s^(-1);材料热变形过程中,具有明显的条状Cu聚集现象,促使材料更致密,且高温、低应变速率致密效果更显著。利用试验数据,建立材料的Arrhennius本构方程,并对方程参数进行真应变的多项式函数关系修正与拟合,通过对比分析,修正后的本构方程能很好描述材料高温变形行为。

掺杂复合稀土氧化物对W-20Cu复合材料组织与性能的影响（英文）

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0%～0.8%(质量分数)稀土氧化物(Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9),SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成形、1250℃烧结2 h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。结果表明:所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100～200 nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250℃烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度HV,分别是1128 MPa和3180 MPa;此外,在室温和600℃的测试条件下,其最大的抗拉强度分别可以达到580和258 MPa。

预设升温速度对W-Cu合金性能的影响

采用Gleeble—3500D热模拟机,通过对烧结体密度、显微结构以及硬度的分析,研究了电场作用下预设升温速度对W-20Cu体系快速烧结的影响。结果表明:W-20Cu复合粉在800℃、较短时间(3min)内进行快速烧结可得到烧结性能良好、平均晶粒尺寸约0.4μm的W-Cu合金;并且随着预设升温速度的提高,电场的作用愈强,压坯所获得的热流密度愈大,这有利于烧结体的致密化;同时,预设升温速度的提高,合金的硬度呈递增趋势。

水热-共还原法制备电气用W/Cu复合粉末的组织和侵蚀性能研究

由水热-共还原法制备得到电气用W-20Cu复合粉末,并分析其微观组织、电弧侵蚀性能以及侵蚀后形态。结果表明:W-20Cu复合粉末呈现均匀、细小的颗粒分布状态。W颗粒外径在500 nm左右,尺寸较大的W颗粒是由许多团聚的小颗粒构成的。压坯断口区域表现出了明显的韧窝断裂特征。电弧侵蚀处理后,W-20Cu复合粉末表面物相基本是由W、Cu这两相所构成,未出现明显孔洞与裂纹结构。在分断闭合过程中,材料的转移形式主要以熔桥转移、电弧转移和喷溅蒸发为主。

铜流失对钨铜粉末药型罩射流性能的影响

针对钨铜粉末药型罩制备过程中铜挥发流失的问题,分析了制备工艺中压制压力、烧结温度、烧结时间等因素与含铜率的变化规律,以及含铜率与相对密度对射流性能的影响,为改进加工工艺提供理论依据。

镀镍厚度对钨铜封装材料气密性及耐腐蚀性的影响

为了提高W-Cu复合材料的抗腐蚀性,降低W-Cu复合材料孔隙度对整体器件气密性的影响,同时为后续银铜焊接提供良好的界面润湿性,工业上常对W-Cu电子封装材料进行电镀Ni加厚处理,以避免湿热环境中W-Cu复合材料出现“黄斑”“锈蚀”现象。为探索镀镍厚度对W-Cu复合材料气密性以及盐雾试验的影响,本研究以纯度为99.95%、费氏粒度为9μm的W粉和无氧铜板为原料,使用冷等静压机在200 MPa压力下将W粉压制成型,在H2气氛下1 500℃烧结得到W骨架,然后W骨架在1 350℃下渗铜2 h制得W-20Cu复合材料,W-20Cu复合材料经过机械加工,电镀Ni和Au涂层后得到规格为1.2 mm×1.6 mm×20 mm的成品零件。通过X-Ray镀层测厚仪对电镀Ni的厚度进行了测定,通过盐雾试验观测电镀Ni后的W-20Cu复合材料微观组织,测试材料的漏气率,研究了不同Ni层厚度对于W-20Cu复合材料抗腐蚀性的影响。结果表明,W-20Cu复合材料的漏气率随着电镀Ni涂层厚度的增加而降低,抗腐蚀能力随着电镀Ni涂层厚度的增加而增强,当Ni层厚度在1~3μm之间时,盐雾试验后材料表面出现变色现象,当Ni层厚度大于5μm时,盐雾试验后材料表面无变色、锈蚀等现象。电镀Ni厚度5μm的W-20Cu复合材料经过168 h盐雾试验测试后,锈蚀面积占工件面积的0.5%,根据GB/T 6461—2002中的评级办法,保护级别可达7级标准。