高密度W-Ni-Fe合金的烧结新技术

高密度钨合金具有良好的综合力学性能,是军民两用合金材料。由于钨熔点很高,一般只能通过液相烧结才能制备接近全致密的合金。为满足科技发展对高性能钨合金的需求,采用新方法、新工艺,设法降低液相烧结温度和缩短保温时间,制备具有高强度、高韧性的细晶、超细晶或纳米晶钨合金材料是发展趋势。采用新的烧结技术,如:固相烧结、两步烧结、微波烧结、放电等离子烧结等制备高密度钨合金成为近年该领域的研究热点,对这些新工艺的最新研究进展情况进行了介绍。     

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。     

热等静压铁钴镍基高温合金的显微组织和力学性能

以气雾化（gas atomization,GA）粉末为原料,采用热等静压（hot isostatic pressing,HIP）致密化烧结工艺制备Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2铁钴镍基高温合金,研究热等静压温度对致密化Fe18Ni23Co25Cr21Mo8WNbC2粉末高温合金金相组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明:热等静压技术制备的高温合金致密化程度很高,烧结体由（Fe,Ni）固溶体相和弥散分布的M6C碳化物强化相组成;热等静压温度为950~1050 ℃时,烧结体的密度、力学性能随着热等静压烧结温度的提高而提高;当热等静压温度达到1100 ℃时,致密化烧结体晶粒组织明显长大,其力学拉伸性能降低;致密化烧结体的室温拉伸断口以穿晶断裂为主,局部区域晶粒被拉伸开裂,650 ℃高温断口为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形貌,基体相存在沿应力方向被拉长的韧窝。     

纳米晶钨合金粉末常压烧结的致密化和晶粒长大

高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100～200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3～5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.     

高性能钨合金制备技术研究现状

综述了钨合金中添加物种类、粉末制备、粉末压制、粉末烧结等工艺以及钨合金的热处理和形变强化后处理工艺。着重介绍了W-Ni-Fe合金中元素的添加原则及各元素的作用,水热法在制备钨合金纳米粉末中的应用及热等静压法在粉末压制中的优势等,并对钨合金的循环热处理及热挤压形变强化工艺进行了重点阐述。指出大尺寸钨合金的强化、多种化合物的同步液相掺杂、钨合金近净成形以及钨晶须增强的非晶态复合等钨合金制备工艺的发展方向。     

细晶钨合金的绝热剪切敏感性

采用粉末冶金法制备平均晶粒度<5μm细晶90W-Ni-Fe含金.利用HOPKINSON压杆装置,分别在0.9 MPa和1.4 MPa的冲击气压条件下对该合金进行一维应力冲击实验,并对冲击后的样品进行金相组织观测,考察其在一维应力冲击条件下的绝热剪切性能,分析细晶钨合金的绝热剪切敏感性.研究表明:晶粒细化有助于绝热剪切带的扩展,可以提高钨合金绝热剪切敏感性,使得烧结态细晶钨合金在一维冲击应力加载条件下就可以产生绝热剪切带.随着冲击(加载)气压的加大,绝热剪切现象更明显,冲击气压为1.4 MPa时剪切带宽度约为10μm,从而有助于材料在动态压缩条件下产生绝热剪切破坏,提高材料在穿甲过程中的"自锐"能力.     

细晶钨合金内部组织均匀性研究

喷雾干燥法制备超细粉末,使用低温烧结技术制备钨合金制品,分别对超细钨合金和常规钨合金进行力学性能测试,并采用超声波探伤技术检测超细钨合金和常规钨合金的内部组织,探伤结果显示超细晶钨合金内部没有发现缺陷,而常规钨合金内部有两处鸟巢状缺陷,分别对缺陷部位和没有缺陷部位进行金相分析,金相显示缺陷部位是液相缺失导致的钨颗粒聚集,聚集的钨颗粒没有液相填充出现很多孔洞。     

Al-50Si合金电子封装材料的热压法制备及性能表征

本文采用热压法制备了一种性能优良的Al-50Si合金电子封装材料。通过比较不同烧结工艺下烧结体的密度,获得了制备该合金的最佳烧结工艺:低温(460℃)压制压力100MPa、烧结温度800℃、烧结时间2h,热等静压工艺参数:温度540℃、压力200MPa,保温保压4h。对在最佳烧结工艺条件下,经过热等静压处理后的材料进行了性能表征,具体性能:相对密度达到99%,抗弯强度223MPa,硬度153HB,热膨胀系数在0～200℃达到9.3×10-6/K,热导率达到142W/(m.K)。     

钨及钨合金强化方法和烧结工艺研究进展

钨及其合金因其优异的性能被广泛应用于核工业、航空航天等极端环境中,但钨固有的低温脆性和重结晶脆性也限制了它的进一步应用。本文结合近年来相关研究,从钨及其合金的成分和制备工艺两方面出发,综述了钨基材料性能方面的改善及其实现方法。成分调控领域有Re, Ta和Nb等元素的固溶强化,以及碳化物和氧化物的第二相强化;制备工艺方面分为场辅助烧结的热压、放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering, SPS）和微波烧结等工艺,以及无场辅助烧结的活化烧结和无压两步烧结方法。最后,总结了现有工艺和技术的发展现状,对不同制备工艺的发展趋势进行了展望。     

细晶钨合金密度均匀性研究

采用喷雾干燥法制备超细钨合金粉末,利用低温烧结技术烧结出致密度达到99%以上的细晶钨合金坯料,分别对同炉烧结的不同坯料和同一件坯料的纵向和横向分别切割测试密度均匀性。结果显示,同炉坯料密度均匀性与常规钨合金区别不大,但同一件坯料纵向和横向密度均匀性分别达到99.924%和99.936%,比常规钨合金密度均匀性提高了0.882%,并从微观组织形貌上对密度均匀性与常规钨合金的区别做了初步分析。