稀土元素镧对97W-Ni-Fe合金性能的影响

实验利用氢气烧结工艺制备了97W-Ni-Fe合金,研究了添加不同含量的稀土镧元素对97W-Ni-Fe合金的硬度、冲击韧性、抗拉强度、延伸率等力学性能的影响。实验结果表明:在合金显微组织中,Ni/Fe固溶体沿钨颗粒边缘呈网络分布;在1.0%的添加范围内,随着稀土镧元素添加量的增多,合金硬度呈持续上升趋势,而延伸率则连续下降;抗拉强度先逐渐上升,当镧元素含量超过0.75%则出现下降;冲击韧性先上升,当添加量超过0.25%后出现持续下降。     

粗颗粒钨粉对90W-Ni-Fe钨合金烧结变形与组织性能的影响

在原材料粉末中添加20μm的粗颗粒钨粉,用粉末冶金法制备了圆柱状90W-Ni-Fe钨合金。通过测量钨合金烧结坯椭圆状横截面长短轴的尺寸,对烧结变形进行了定量分析;采用准静态拉伸试验对合金的力学性能进行了测试;通过光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征。结果表明:添加粗颗粒W粉能明显降低合金烧结变形,粗颗粒钨粉添加量占钨粉总量80%时,圆柱状钨合金投料可降低约20%,明显提高材料利用率;当粗颗粒W粉含量在70%~90%之间时,合金抗拉强度约950 MPa,延伸率约20%,与未添加粗颗粒钨粉的传统90W-Ni-Fe钨合金相比,其强度提高约30MPa,延伸率降低了28.5%,这与添加粗颗粒W粉的钨合金的穿晶断裂方式,以及合金界面结合强度低、黏结相分布不均匀等有关;添加粗颗粒钨粉的钨合金微观组织中的钨晶粒形状不太规则,存在粒径超大的钨晶粒。     

Co/Ni比对93W-Co-Ni钨合金烧结温度及力学性能的影响

以Co、Ni作黏结剂,选择不同Co/Ni比,用粉末冶金法制备出HRC硬度在30⁴3之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在4143之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在41⁴3之间,明显高于一般的W-Ni-Fe合金,这主要与Co对W基体的润湿性较差及两者之间易形成脆性化合物Co7W6有关。     

弥散强化钨镍铁高比重合金的制备及性能研究

钨基高比重合金在航天航空、兵器等行业中有着广泛应用,但传统钨镍铁高比重合金需通过后续形变强化处理提高力学性能,限制了其在国防工业和民用领域的广泛应用。利用弥散强化手段,当强化相在基体内呈弥散质点或粒状分布时,可显著提高合金强度和硬度,且塑性和韧性下降不大。本文研究了Y_2O_3弥散强化95W-3.5Ni-1.5Fe合金的制备工艺及性能。与传统钨镍铁高比重合金制备相比,本文首先利用化学气相迁移机制制备Y_2O_3分布在颗粒内部的弥散强化钨粉,重点研究原料种类对弥散强化钨粉粒度的影响以及成形、烧结工艺,利用X射线衍射(XRD)分析、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对弥散强化钨粉及弥散强化钨进行性能表征。结果表明:WO2.9+Y_2O_3体系制备的弥散强化钨粉粒度最小,约1μm;经1480℃烧结90 min,弥散强化钨镍铁高比重合金的相对密度达98.6%,Y_2O_3在钨晶粒内呈弥散分布;钨合金的显微硬度达HV 532,表现出较高韧性。     

W90Ni7Fe3合金制备工艺研究

本文采用传统粉末冶金方法制备了W0Ni7Fe3合金,重点研究了的合金粉末烧结过程工艺对合金性能的影响。升温至1440℃后钨粉迅速聚合长大,抗拉强度、硬度、密度也随之增加。1440℃烧结时间为30min时烧结坯延伸率最佳。     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。     

钨粉粒度对电极用钨铜合金组织和性能的影响

钨粉粒度是影响钨铜合金组织和性能的主要因素之一,采用不同粒度(2.65 μm、4 μm、8 μm)的钨粉用熔渗法制备钨铜合金,通过性能检测和组织分析研究了钨粉粒度对该合金密度、硬度和电导率的影响.实验结果表明:钨粉粒度越细,钨铜合金的密度和硬度越大;但是由细钨粉制备的W-Cu合金闭孔较多,均匀性较差,电导率较小.钨粉粒度为4μm时所得产品综合性能最好,W-30Cu合金密度为14.44 g/cm3、硬度为HB 212、电导率为24.2 MS/m.W-20Cu合金密度为15.38 g/cm3,硬度为HB225,电导率为22.6 MS/m.     

纳米Y2O3 对97W-2Ni-Fe 合金组织与性能的影响

以W、Ni、Fe元素粉末和纳米Y₂O₃粉末为原料,制备97W-2Ni-1Fe和96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃钨合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段进行表征,并结合黏结相的面积分数和W晶粒接触度的分析,研究烧结温度与添加纳米Y₂O₃对高密度钨合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:随烧结温度升高,钨合金的晶粒尺寸和力学性能明显增加。在1510℃(液相)烧结温度下,添加纳米Y₂O₃使钨晶粒尺寸从21.6μm减小至7.8μm,黏结相的面积分数从4.45%增加至5.35%,接触度为0.67,合金力学性能显著提升,抗拉强度达到611 MPa,硬度(HRC)为40.1。96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃合金的拉伸断裂形态为黏结相的撕裂和少量W晶粒解理断裂,添加纳米Y₂O₃使得黏结相撕裂的比例增加。     

热等静压方法制备细晶钨合金及其动态力学性能研究

采用喷雾干燥方法制备了超细90W7Ni3Fe复合粉末,并冷等静压成形,压坯经过低温还原后采用热等静压进行低温压制烧结,得到了晶粒度小于5μm、接近理论密度的钨合金材料.利用Hopkinson压杆装置对细晶钨合金进行了动态力学性能研究,对不同应变率下的应力应变曲线进行分析.结果表明:通过热等静压低温烧结而成的细晶钨合金,在高应变率下表现出明显的应变强化和应变率强化效应,其动态力学性能优于常规液相烧结制备的钨合金.     

热处理对Ti-5331合金板材组织及力学性能的影响

研究了核反应堆壳体用Ti-5331合金热轧板材在不同退火温度下的显微组织与力学性能。结果表明:Ti-5331合金板材在相变点以下随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减少,β转变相含量明显增加。当退火温度为700℃时,开始发生静态再结晶,800℃时为等轴组织,900℃时为双态组织,950℃时为网篮组织。随着退火温度的升高,合金板材的抗拉强度先下降后上升,屈服强度呈下降趋势,屈强比逐渐减小;当退火温度在相变点以下时,板材冲击韧性随退火温度升高呈上升趋势,当超过相变点后冲击韧性急剧下降;退火温度对塑性影响较小。经900℃×1 h/AC退火处理的Ti-5331合金板材有着较好的综合性能,抗拉强度为920 MPa,延伸率为15%,V型缺口冲击韧性达到93 J/cm^2。     

真空处理对GW-7W合金力学性能的影响

本文研究了真空处理态和烧结态的GW-7W合金微观结构、氢含量和力学性能以及拉伸、断裂韧性试样断口的微观形貌。指出经过1200℃真空处理,合金中的氢降低,钨颗粒和基体界面之间结合力加强,抗拉强度和延伸率大幅度提高。由于断裂韧性是强度和延性的综合表现,随着合金延伸率和抗拉强度的增加,韧性得到改善。另外由于消除氢脆,钨颗粒和基体之间结合力增强,裂纹沿合适位向的(001)面扩展的机率增多,所以真空处理后的GW-7W合金,拉伸和断裂韧性试样断口解理面比烧结态试样增多。     

热处理对粉末冶金法制备Wp/2024Al复合材料力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了钨颗粒体积分数分别为5%,8%,10%的Wp/2024Al复合材料,挤压态复合材料W颗粒分散均匀,沿挤压方向钨颗粒呈带状分布。复合材料经过热处理后拉伸强度得到提高,延伸率则发生下降;同一工艺制备的Wp/2024Al复合材料480℃固溶时抗拉强度达到最大值;随着固溶温度的升高,复合材料屈服强度有一定的增加,延伸率下降;随着W含量的增加,T4态复合材料的抗拉强度和屈服强度升高,而延伸率下降。断口观察表明,挤压态和热处理态复合材料断口上存在大量韧窝,W颗粒没有发生开裂,热处理态复合材料发生界面脱开现象。     

Mo-30W钼合金棒材再结晶行为研究

采用粉末冶金工艺制备了Mo-30W钼合金棒材, 通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜(optical microscope, OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 及能量色散谱仪(energy dispersive spectrometer, EDS) 等测试分析手段, 研究了Mo-30W钼合金棒材的再结晶行为。结果表明, 由于W的固溶强化和变形强化, Mo-30W钼合金棒材在1600℃高温抗拉强度达到170MPa, 延伸率为10%, 高温力学性能得到明显提升; 在1300~1500℃范围内, 随着温度的升高, Mo-30W钼合金棒材强度和硬度先保持稳定然后显著下降; 在1500℃时, Mo-30W钼合金棒材发生了完全再结晶, 抗拉强度为385 MPa, 维氏硬度为HV10 185, 抗拉强度和硬度值达到最低。     

湿法制备W-1%TiC纳米复合粉末的烧结致密化及其合金组织与力学性能

用偏钨酸铵和纳米TiC粉末为原料,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备W-1%TiC复合粉末,并将粉末进行模压成形和氢气气氛高温烧结,得到微量TiC弥散强化细晶钨合金,研究W-1%TiC复合粉末的烧结致密化行为,以及不同烧结温度下所得合金的组织与室温力学性能。结果表明,采用溶胶–喷雾干燥–氢还原法制备的W-1%TiC复合粉末,其BET粒径约为50 nm,氧含量为0.24%,TiC颗粒均匀分散在W颗粒中。制备的纳米W-1%TiC复合粉末具有较高的烧结活性,粉末在1 920℃烧结后,相对密度达到99.5%,钨晶粒尺寸约为4μm,TiC颗粒尺寸非常细小(0.2~0.5μm),合金抗拉强度达到426 MPa,比纯钨高约1倍。     

高含量La_2O_3/Y_2O_3对钼合金微观组织与性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同质量分数La_2O_3/Y_2O_3复合稀土氧化物掺杂的钼合金,观察了钼合金物相构成、显微组织和断口形貌,测试了其力学性能。结果表明:掺杂La-2O_3/Y_2O_3钼合金的物相组成为La_2O_3、Y_2O_3和Mo;锻造态钼合金横截面的晶粒尺寸随La_2O_3/Y_2O_3含量增加而减小,锻造态钼合金纵截面的显微组织为明显的纤维状织构组织形态;锻造态Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金的横截面断口为韧窝断裂和少量解理断裂,纵截面断口为沿晶脆性断裂;合金抗弯强度和弯曲角随La_2O_3/Y_2O_3含量的增加先增加后降低,Mo(La_2O_3)3.0(Y_2O_3)0.5钼合金抗弯强度达到1133 MPa,弯曲角达到38°。     

超细/纳米W-La_2O_3复合粉末的制备及烧结致密化行为研究

采用溶胶-喷雾干燥-煅烧还原方法制备具有高烧结活性的超细/纳米W-La_2O_3复合粉末,烧结制备WLa_2O_3复合材料。通过SEM、XRD对粉末的制备、烧结致密化行为进行分析和表征,研究表明:溶胶-喷雾干燥-煅烧还原方法制备的超细/纳米W-La_2O_3复合粉末粒度均匀细小,随La_2O_3含量的增加有明显细化趋势,W-0.7La复合粉末粒度与晶粒尺寸达到0.1μm和56 nm;致密化过程中La_2O_3第二相粒子表现为晶界钉扎的抑制作用与粉末细化的促进作用共有,低温条件下抑制作用占主导;随烧结温度的提高,材料相对密度增加,显微硬度提高;烧结温度过高时,第二相粒子迁移长大,弥散强化与晶粒细化作用减弱。     

W粉粒度对粉末温轧制备钨铜合金板组织和性能的影响

将不同粒度W粉分别和Cu粉混合均匀后,在100℃温轧成形获得钨铜生板坯。在1 350℃对生板坯进行液相烧结,获得钨铜合金板。研究了W粉粒度对钨铜生板坯密度和厚度的影响,探索了W粉粒度对烧结坯组织和性能的影响。结果表明:随着W粉粒度的增大,粉末温轧得到的钨铜生板坯的相对密度逐渐增大,厚度出现逐渐减小的变化趋势。W粉粒度越大,生板坯液相烧结后,获得的合金板坯的相对密度变化幅度越小,体积收缩率也越小。但W粉粒度越大,液相烧结过程中,W颗粒之间越难形成烧结颈,不利于生成金属W骨架,降低合金烧结板坯的力学性能。     

晶粒尺寸与钨铜合金相关性的研究

采用不同粒度钨粉和循环热处理分别制备出不同晶粒尺寸的Cu W70合金。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和拉压万能试验机研究合金的组织结构和性能,结果表明:采用粒径分别是80 nm,6~8μm和30~35μm的钨粉,经混料成型和熔渗烧结可以制备出晶粒尺寸分别为0.52,5.18和20.69μm的钨铜合金;1300℃多次烧结或热处理可以改变钨铜合金的晶粒尺寸,其规律是随热处理次数的增加晶粒尺寸先减小后增大,但变化幅度不大。室温下,钨铜合金硬度、抗压强度和相对密度随晶粒尺寸的增大而减小,电导率则随晶粒尺寸的增大而升高,当晶粒尺寸由0.52μm变为20.69μm时,硬度、抗压强度、相对密度、电导率分别从HB 202,1232.17 MPa,99.2%,42.8%IACS变化为HB 179,1116.31 MPa,97.5%,44.6%IACS;而高温下,粗晶粒钨铜合金表现出良好的抗蠕变性能,随晶粒尺寸的减小合金的蠕变寿命变短,晶粒尺寸由0.52μm变为20.69μm时,合金蠕变寿命由26.3 h持续到87.2 h。细晶钨铜合金相对于粗晶的首击穿烧蚀面积大,击穿坑多而浅,100次电击穿后,表面均有铜的飞溅沉积,出现大量的孔洞和裸露的钨骨架,晶粒越粗该现象越明显。     

Nd对热处理态Mg-6Zn-3Cu镁合金性能的影响

通过采用合金制备,组织分析,力学性能测试等手段研究了Nd的加入对热处理态Mg-6Zn-3Cu合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:Nd的加入改变了合金组织和相的分布,随着Nd加入量的增加,合金抗拉强度、屈服强度以及延伸率随Nd含量的增加先提高,达到最大值后开始下降。     

钨电极的金属注射成形工艺研究

以W-1.5%La2O3合金粉末为原料,采用金属注射成形技术,通过粉末和喂料的制备、注射、脱脂和烧结等工序,制造了一种薄壁、大长径比的杯状电极材料。研究了不同粒度的钨粉对于喂料制备和烧结工艺的影响,以及采用传统的烧结工艺和Ni元素活化烧结工艺对烧结坯的密度的影响。采用亚微米钨粉或活化烧结得到的镧钨电极的致密度达到98.3%,可以满足使用要求。