钨粉制备及其对钨合金性能影响的研究进展

金属钨因具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨和热膨胀系数小等优点而被广泛应用于制备各种合金材料。本研究综述了钨粉的制备方法,如熔盐电解法、溶胶凝胶法、高能球磨法和氢气还原法。针对钨粉均匀性问题,重点阐述了目前使用最广泛的氢气还原法的研究现状,其中,调控氢气中水蒸气分压有利于提高钨粉均匀性;气流磨和球化等钨粉的处理工艺有助于提高钨粉均匀性和分散性。另外,介绍了钨粉粒度和分散性等对钨合金性能的影响,均匀分散的钨粉对制备组织均匀的钨合金优势巨大。针对钨粉和钨合金中钨晶粒之间的相关性介绍了晶粒细化的相关研究。简要介绍了钨粉性能对增材制造钨合金性能的影响。     

W-Ni-Sr电极材料固-液掺杂法制备工艺研究

采用了固-液掺杂法制备W-Ni-Sr电极材料,研究了复合粉的成分、形貌/物相,以及材料的烧结工艺对材料微观组织的影响,对比了固-固掺杂法制备W-Ni-Sr电极材料的组织和硬度、电导率和热导率,探讨了钨合金电极材料的优化方向。结果表明：固-液掺杂法制备的W-Ni-Sr复合粉,大部分颗粒大小在1μm以下,Ni和Sr元素在其中分布比较均匀。复合粉具有较好的烧结性能,烧结后钨酸盐均匀弥散分布在钨晶界和晶内,阻碍了晶粒的长大,电极材料的晶粒细小。固-液掺杂比固-固掺杂所制备的钨合金电极材料组织更均匀、细小,性能更好。     

高性能等离子喷枪用多元复合稀土钨电极研制

本论文以"多元复合稀土钨电极及其制备技术"2008年国家技术发明二等奖为基础,采用喷雾干燥法并结合两段氢气还原成功制备出多元复合稀土掺杂钨粉。经过冷等静压压制、中频感应烧结后制备出等离子喷枪电极。实验结果表明,多元复合稀土的掺杂,降低了钨粉的粒度,进而提高了稀土在电极中元素的分布均匀性,稀土元素分布均匀性的提高降低了钨电极的烧损量,同时采用中频感应烧结制备的电极密度要大于垂熔烧结制备的电极。与目前使用的等离子喷枪电极相比,采用中频感应烧结制备的多元复合稀土钨电极抗烧损性能更好,电极寿命更长。     

高含钨铝基复合屏蔽材料的成分均匀性控制

利用粉末冶金法制备高含钨铝基复合屏蔽材料,针对复合体系的混料过程,探究混料工艺和原料颗粒尺寸对材料成分均匀性的影响。结果表明：与球磨法相比,针对所述体系,三维混料能够有效减少混料过程对钨颗粒的破碎作用,避免小粒径钨在基体内的微观局部团聚。采用三维混料工艺,当混料时间为3 h时,即可实现钨在体系内的均匀分散。对比不同原料颗粒尺寸下材料的成分均匀性,当钨粉和铝粉的平均粒径分别为10.6和23.2μm时,能够有效削弱二者间密度差异对混料过程带来的不利影响,同时避免钨粉粒径过小造成的团聚现象,实现钨在基体中的均匀分散。基于上述原料体系制备复合板材,所制板材内各组分具有良好的分散均匀性,板材孔隙率低于0.5%,抗拉强度高达264 MPa。     

稀土钨电极在金卤灯的应用研究

利用液-固混合法制备的含稀土氧化物的钨基合金材料,经加工制成小功率金卤灯电极,并组装成70W的金卤灯整灯。对不同电极材质的金卤灯测定发光特性,并进行分析对比,钨镝和钨镝钇合金电极的金卤灯的启动、防溅性能和抗腐蚀性能可达到钨钍合金电极的水平。     

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.     

多元复合稀土钨电极的制备及其焊接特性研究

本论文采用机械混合法结合二段氢气还原成功制备出稀土掺杂钨粉。还原后的稀土钨粉冷等静压压制成钨棒后,采用中频感应烧结法制备出稀土钨电极。实验结果表明,制备的稀土钨粉,由于稀土元素的存在,降低了钨粉的粒度。稀土元素以稀土氧化物的形式存在。与垂熔法相比,采用中频感应烧结后的钨棒机械加工性能优异。电极成品率提高了5%,能耗则降低了60%以上。并且制成电极后的焊接性能得到了进一步提高。     

93W-4.9Ni-2.1Fe合金的力学性能及断裂行为研究

以93W-4.9Ni-2.1Fe高比重钨合金为研究对象,系统研究了不同粒度钨粉制备的93W-4.9Ni-2.1Fe合金在1 415～1 550℃温度下烧结后的力学性能,并分析了热处理工艺对钨合金力学性能的影响及钨合金的断裂行为。结果表明：随着烧结温度的升高,烧结态钨合金的力学性能均表现为先增大后减小再增大的规律,在1500～1 510℃烧结时钨合金的力学性能出现突然下降;6.0μm粗钨粉制备的钨合金的力学性能整体比相同烧结温度下细钨粉制备的钨合金高;93W-4.9Ni-2.1Fe合金在氢气气氛中高温烧结后再在氮气气氛下进行固溶+淬火热处理可以显著提高力学性能;钨合金的力学性能与其断裂行为有关,断口形貌为钨晶粒高度的穿晶解理断裂和粘结相延性断裂时合金表现为高强韧性。     

熔渗法制备W-Yb合金及其性能的研究

稀土元素镱活性极高,极易氧化,且蒸汽压很高,在钨铜、钨银合金的研究基础上对钨镱假合金进行了研究,通过前期对钨粉粒度、实验工艺等的优化后,采用冷等静压(200 MPa压力)压制烧结制备钨骨架,1000℃氢气还原预烧结、1800℃真空烧结,氩气气氛保护熔渗稀土镱制备钨镱合金,综合其密度,硬度等基本实验数据,分析了钨镱合金的组织.结果表明:制备出了高致密度的钨镱合金,钨镱合金密度为15.30 g·cm<'-3>,相对密度达到99.5%以上,硬度值低于HRB82,所制备的钨骨架其通道分布均匀,经熔渗法制备的钨镱合金中镱元素的分布呈现大面分布均匀,高倍状态下出现局部富集的情况,其富集情况与钨骨架通道分布情况相符合.所制备的钨镱合金能够满足特殊要求应用于配套材料.     

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。     

钨的冶金及其加工技术

简要综述了钨的冶金和加工技术。除了用于制备高纯金属以及单晶等场合之外,钨及其合金的制备仍以粉末冶金方法为主,但近些年来在纳米钨粉的制备、掺杂钨合金的研究、钨合金的注射成形和复合材料的制备方面有很快地发展。     

原料对钨粉形貌、性能及压坯强度的影响

采用分步还原工艺,以黄钨、蓝钨、紫钨为原料分别制备了钨粉,系统研究了原料类型对钨粉性能及压坯强度的影响。结果表明：相同工艺条件下,紫钨制备的钨粉粒度最细,蓝钨制备的钨粉粒度最粗,黄钨制备的钨粉粒度介于两者之间,分别为2.92、3.60、3.06μm;紫钨制备的钨粉呈多面体等轴状,蓝钨制备的钨粉形貌复杂多样,二者粒度分布宽(径距均为2.19),而黄钨制备的钨粉多呈不规则形状且其粒度分布窄(径距为1.65);蓝钨制备的钨粉压坯强度最高(5.4 MPa),紫钨制备的钨粉压坯强度居中(4.8 MPa),黄钨制备的钨粉压坯强度最低(4.4 MPa)。复杂的钨粉形貌及宽的粒度分布有利于钨粉压坯强度的提高。     

共沉淀法制备含钇的碳化钨粉

研究了钨酸铵蒸发结晶过程中滴加硝酸钇水溶液共沉淀法掺杂钇的工艺,制备出掺钇的仲钨酸铵(APT)粉末,再经氧化还原、配碳、碳化最终制备出含钇的碳化钨粉。结果表明,共沉淀法制备的APT粉末中Y分布相对均匀,主要以Y(OH)3形式存在。掺0.5%Y和1%Y碳化钨粉一次颗粒的平均粒径分别为0.37μm和0.28μm。掺杂钇起到了细化碳化钨粉末的作用。     

大直径钨镧合金锻造棒材性能研究

采用纳米掺杂方法制备了大直径钨镧合金棒坯,通过与纯钨对比,研究了不同氧化镧质量分数的钨镧合金棒坯烧结性能以及含质量分数1.0%纳米氧化镧粉掺杂的钨镧合金锻造棒材的室温性能和高温再结晶性能。结果表明:采用质量分数1.0%、1.5%和2.0%三种含量的纳米氧化镧粉掺杂烧结后,合金掺杂分布和晶粒组织均匀,随着氧化镧含量的增高,棒坯密度逐渐降低、晶粒数逐渐越多;1.0%氧化镧粉掺杂钨镧合金棒坯经过78.7%锻造变形量后,较纯钨棒材硬度值更高,金相组织更细、更均匀,车加工后车削较长,表面光洁度较高,再结晶温度比纯钨高约150℃。     

钨材或含钨合金制造新工艺

近年来，国外的一些公司或厂家开发出了种种新型的钨合金及含钨金属材料，现介绍如下：耐高温的细钨粉日本一家公司生产了一种颗粒均匀的细钨粉。这种钨粉的制法是：将平均粒径等于或小于２μｍ的三氧化钨粉末与水混合，用喷洒烘干机制成３０～６０μｍ大小的球团，然后将...     

氧化钍的掺杂方式对碳化钍钨阴极微观组织与力学性能的影响

以固-固与液-固两种掺杂方式研究了氧化钍掺杂对碳化钍钨阴极微观组织与力学性能的影响。利用SEM、EDS与金相显微镜分析了碳化钍钨的显微组织,并用静压力计与冲击试验台测试了两种碳化钍钨阴极的力学性能。研究结果表明,氧化钍的液-固掺杂后钨基体中氧化钍分布的均匀性优于固-固掺杂,且碳化后钍钨阴极的晶粒尺寸明显小于固-固掺杂,抗冲击能量与静压强度均高于固-固掺杂的钍钨阴极。     

WCu合金钨“网络”骨架的制备及其组织结构分析

在自制的设备上,通过化学镀正交试验法获得最佳的铜包覆钨复合粉末,再制成钨网络骨架,用类注射成型法也制得钨网络骨架,采用SEM与XRD手段与传统钨骨架制备技术进行了对比,结果表明:化学镀包覆粉和类注射法能够获得孔隙均匀、数量可控的钨网络骨架。而且影响钨粉化学镀包覆铜的因素较多,特别是钨粉粒径存在一最佳的尺度范围。     

从黑钨矿中生产高纯钨化合物的方法

从含钨矿石中回收纯钨化合物的最终产品为仲钨酸铵(APT),其分子式为(NH-4)_(10)W_(12)O_(14)·5H_2O。 制备APT的步骤为:(1)将黑钨精矿湿磨至—100目;(2)用氢氧化钠压煮,最好是无氧压煮生产钨酸钠溶液;(3)液固分离;(4)滤波经化学处理除去某些杂质,特别是硅;(5)溶液酸化并过滤除去酸化时产生的沉淀物;(6)用胺溶剂萃取钨;(7)从含钨的有机相中用氨水反萃取钨;(8)从水溶液中回收APT。其流程如下图。     

钨铼合金粉末制备研究进展

性能优良的W-Re合金制品广泛应用在航空航天、高温测量、核聚变和电子等领域。W-Re合金粉末制备是其合金制备的关键步骤。文章详细介绍了钨铼合金粉末的制备方法,对固-固混料法、固-液混料法、固-固高能球磨法和液-液混料法的特点进行归纳总结,并简单阐述了钨铼合金的发展和应用。     

溶胶-凝胶法制备稀土CeO2掺杂纳米钨粉的研究

以偏钨酸铵(AMT)、柠檬酸和硝酸铈为原料,用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备稀土CeO2掺杂纳米钨粉。通过热重-差热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积法(BET)等测试手段对复合粉体的合成工艺、物相、颗粒形貌和粒径进行了分析。结果表明:当pH值为1时,还原后的粉体颗粒呈准球形,无团聚,稀土元素以CeO2形式存在且均匀地分布在钨粉中,平均颗粒粒径为80nm左右,满足制备高性能掺杂稀土氧化物亚微米结构浸渍阴极的要求。