自蔓延高温还原法制备钨粉的研究

采用SHS还原法以CaWO4,Mg粉为原料制备钨粉。研究了CaWO4-Mg合成过程中的物理化学变化,压坯压力、稀释剂和浸出对燃烧过程和产物的影响。随着压坯压力的增加,燃烧产物的空隙率和钨粉颗粒的粒度呈递减趋势。添加稀释剂（钨粉）,钨粉颗粒的粒度有所增大。通过进一步碱浸可提高钨粉的纯度。最终产物的成分光谱分析和粒度分析结果表明：可得到平均粒径为0．87μm,比表面积1．09m^2/g,纯度≥99．0％的钨粉。     

松装熔渗法制备高强高导铜钨合金

选取平均粒度分别为50 nm、7μm,纯度为99.9％的钨粉,采用松装熔渗法制备高强高导铜钨合金,研究其显微组织和相关性能.结果表明,采用松装熔渗法可以制备高强高导铜钨合金,钨粉越细则其烧结性能越好,其致密度高,硬度和强度也较高,但是粉末粒度达到纳米级时,铜相会产生一定程度的偏聚,影响合金组织的均匀性.松装钨粉的孔隙率随着粉体平均粒径的减小而增大.7 μm钨粉所制合金抗拉强度为370 MPa,电导率为43.34μΩ-1·m-1,硬度HB为80.4,含铜量为65％;50 nm的钨粉所制合金抗拉强度为410 MPa,电导率为37.07μΩ-1·m-1,硬度HB为112,含铜量为73％.     

SiCp/Al复合材料近净成形制备及性能

采用SiCp预制坯成形及铝液无压浸渗法相结合的工艺,实现了SiCp /Al复合材料的近净成形制备.研究了造孔剂含量对SiCp预制坯的孔隙率、尺寸变化及其复合材料相对密度的影响.测试了SiCp /Al复合材料的热物理性能.结果表明,当造孔剂含量大于12%时,随造孔剂含量增加,SiCp预制坯的孔隙率增加,SiCp /Al复合材料的热导率和热膨胀系数增大明显.造孔剂的挥发气体的膨胀力导致SiCp预制坯尺寸变化.当造孔剂含量为18%时,SiCp /Al复合材料相对密度最大.     

熔渗法制备CrW/Cu复合材料的组织与性能研究

采用熔渗法制备了CrW/Cu复合材料,即首先把铬粉和钨粉的混合粉末烧结成骨架,然后把铜液渗入CrW骨架的孔隙中制备CrW/Cu复合材料;研究了气氛、熔渗温度、溶渗时间对CrW/Cu复合材料的显微组织和性能的影响.研究结果表明:真空环境下溶渗法制备的CrW/Cu复合材料组织最致密;当熔渗温度大于1 350℃时,尽管没有达到铬的熔点温度,但W-Cr骨架中的Cr颗粒开始逐步消失,随着熔渗温度的提高或熔渗时间的延长,Cu取代其位置;Cr通过Cu合金液迁移到W骨架的孔隙中,与W形成Cr-W固溶体;材料组织的变化导致材料的硬度明显升高,导电率明显降低.     

国外专利文献摘要

在下半模固定和上半模可上下移动的模具中压制钨粉,下半模的前缘棱角为凸形,可以使压坯底部棱角位置和压坯其它位置一样完全承受上压模的压制。压坯底边呈园角。     

不同粒径Ti粉的高速压制行为和烧结性能

以平均粒径为150,75,48和38μm的4种Ti粉为原料(依次定义为A,B,C和D粉末),采用高速压制技术进行成形,考察粉末粒径对压坯密度、最大压制力和脱模力的影响,进一步研究粉末的高速压制特性和压坯的烧结性能.结果表明,高速压制的压坯密度与粉末粒径和松装密度有关.冲击能量较小时,压坯密度主要取决于松装密度,而冲击能量较高时,则主要取决于粉末粒径.在冲击能量≤761 J下成形时,具有最大松装密度的B粉末所获得的压坯密度最高;进一步增大冲击能量,平均粒径最大的A粉末所获得的压坯密度最高.粉末粒径对压坯密度和最大压制力具有相似的影响,并且4种粉末的最大压制力和压坯密度之间的关系均符合黄培云压制方程;但粉末粒径对脱模力无明显影响.试样的烧结密度随粒径的细化而增加,同时伴随着不同程度的晶粒长大.4种压坯经1250℃真空烧结后,最终均获得了近全致密的试样.     

离心渗铸中铝熔液在多孔介质内的流动

依靠离心力使金属熔液渗入到短纤维预制件中，凝固后得到金属基复合材料。在不考虑传热影响的基础上，通过分析离心力场中铝熔液在Al2O3短纤维方形预制件中的渗流情况，研究了铝熔液质量、预制件孔隙率和模具转速对渗透压力的影响，推导出了临界渗透参数关系式，分析了各种条件下满足临界渗透的晟小转速、最小渗铸质量以及最小孔隙率及其相互之间的影响规律。结果表明，针对本研究所用模型，温度确定，铝熔液质量、模具转速以及预制件孔隙率决定着渗透能否发生；随着渗透前沿界面的不断推进，渗铸总压力也在逐渐增大，若起始时刻初始界面能满足临界渗透条件，渗铸过程将维持下去，直至渗透过程结束。     

钨粉级配法制备新型铜钨合金

传统单一粒径钨粉制备的铜钨(CuW)合金难以满足电容器开关中高频次开断电触头的使用要求,本研究采用3种粒径钨粉(超微米、微米和亚微米)级配法制备了新型CuW合金,利用场发射扫描电镜对CuW合金组织特征进行显微分析,并对新型CuW合金耐电弧击穿性能进行研究。结果表明,钨粉级配制备CuW合金,能形成多种W-W烧结颈,强化钨骨架,熔渗Cu相更分散更均匀,从而使得CuW合金硬度、电导率均高出国家标准30%~40%,且CuW合金耐电压强度较高,此外,新型CuW/CrCu整体材料结合强度高出国家标准40%~60%。     

超高压熔渗烧结法制备金刚石/铜复合材料

采用超高压熔渗法制备金刚石/铜复合材料,研究了烧结温度、烧结压力及保温时间等因素对复合材料成分、界面状态和热导率的影响,利用XRD、SEM对金刚石/铜复合材料的相组成和微观形貌进行分析。结果表明:复合材料的相对密度随着烧结温度、烧结压力及金刚石颗粒粒径的增大而增加,且熔渗合金的复合材料的热导率高于熔渗铜的复合材料的热导率。当金刚石粒径为200μm,熔渗烧结温度在1300℃,压力为5 GPa,保温5 min时,得到最高的热导率,为870 W/(m·K)。     

无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的性能

采用无压浸渗法制备了SiCp/Al复合材料,自氧化法处理的预制型的抗压强度大幅提高,同时降低了该复合材料的残余孔隙率;基体合金中的Mg含量对复合材料的残余孔隙率有较大影响,进而影响了其抗压强度.实验结果表明,采用不同粒径的SiC颗粒配比及自氧化法处理的孔隙率为40％的SiC预制型,无压浸渗Al-11 wt％Si-6wt％Mg所制备的SiCp/Al复合材料的抗压强度为367 MPa、热膨胀系数为9.2×10-6/℃.     

原位生成硼化钨对CuW合金组织与性能的影响

用粉末冶金-烧结熔渗法制备了不同B添加量的CuW合金.研究了B添加量对CuW合金组织、静态性能、真空电击穿性能以及耐磨性的影响.结果表明,B元素在W骨架烧结过程中原位生成了硼化钨,强化了W骨架,在B质量分数为0.6％时,使CuW合金的HB硬度提高到2150 MPa.同时W2B相的原位生成,提高了CuW合金的电击穿强度和...     

扩散阴极用多孔钨基体材料的评述

本文梳理了扩散阴极对钨基体材料孔隙特性的设计要求。以其制备为主线,介绍了钨粉预处理、钨粉成形、钨压坯烧结、多孔钨渗（去）铜、钨骨架的热等静压及深冷加工;最后总结了钨基体材料的性能表征手段。阴极用钨粉等离子球化、挤压或注射成形是未来的发展趋势;钨骨架的热等静压改性有助于高可靠和长寿命;多孔钨的深冷加工是一种可持续的先进加工方法,有望实现钨基体的短流程制造。     

润湿性及孔径均匀性对铜液在多孔W骨架中渗流过程的影响

采用Voronoi随机算法建立微尺度W骨架多孔模型,基于Young-Laplace修正后的Navier-Stokes动量方程,应用有限体积法分析制备CuW合金的渗流过程。模拟结果表明:Cu-W间的润湿性越好,则铜液流股中心流速越大,但铜液在骨架壁面的黏附越强,从而有利于铜液与壁面接触而产生机械结合。此外,渗流通道中由于孔径不均匀引起的扩孔与缩孔转变导致铜液在孔隙中形成漩涡,促使CuW合金中产生气孔,从而降低铜液的充填率。     

高密度纯钨的低温活化烧结工艺及其致密化行为

采用溶胶喷雾干燥-煅烧-氢热还原法制备了BET粒径为0.21μm的超细纯钨粉末,并利用球磨处理进一步活化粉末。研究了超细纯钨粉末形貌及其性能随球磨时间的变化特征,探索了未球磨、球磨5h及球磨10h3种超细纯钨粉末烧结致密工艺,此外还详细研究了纯钨烧结体组织形貌、晶粒尺寸及显微硬度等性能随烧结温度及球磨时间的变化规律。结果表明,球磨处理对超细纯钨粉末的烧结起到了极大的活化作用,由球磨10h粉末制成的压块在1900℃下烧结2h其致密度即可达97.3%,比传统微米级纯钨粉末制成的压块达到相同烧结致密度的温度降低了600℃以上。同时,球磨处理可以大幅降低钨粉的起始烧结温度和再结晶温度,获得组织更加均匀细小、力学性能(硬度)更加优良的钨烧结体。     

CuW合金的细观累计损伤及裂纹演变模拟分析

考虑到细观累计损伤与微观结构的相互关系,对CuW合金的二维代表体单元施加循环载荷,应用Darveaux模型分析了CuW合金的累计损伤以及所引起的裂纹演变。分析结果表明：塑性滑移带首先形成于CuW合金的铜相区,随着循环次数的增加,细观损伤及裂纹萌生于钨颗粒的棱角处并沿着其边缘扩展,微裂纹的扩展路径主要受钨颗粒的分布状况影响,而烧结颈在一定程度上迟滞了微裂纹的扩展速度。     

Fabrication of homogeneous tungsten porous matrix using spherical tungsten powders prepared by thermal plasma spheroidization process

In this work, spherical and dense tungsten particles with average size of 13 μm were synthesized by thermal plasma spheroidization process, and were further used to fabricate porous tungsten matrix with homogeneous pore distribution and open pore channel. The influences of sintering temperatures, dwelling time and additive on the microstructure and microhardness evolution of porous products were investigated, and the experimental results show that spherical and dense particles could keep their initial shape and favor the reservation of packed pores with narrow pore size distribution, which exhibits superiority in fabrication of tungsten matrix with uniform pore distribution compared with irregular tungsten powders. Specially, the porosity of porous tungsten matrix could be finely tuned from 25% to 30%, which has obvious effect on microhardness of obtained porous skeleton. The sintering kinetic analysis indicates that grain boundary diffusion is the primary mass transport mechanism during the fabricating porous tungsten matrix process. Furthermore, WCu composites fabricated by spherical powders exhibit higher thermal conductivity than that of irregular powders, which reveals the superiority of spherical tungsten powder.     

机械球磨对热挤压W-40Cu材料组织和性能的影响

通过对W-40cu(质量分数,%,下同)混合粉末经不同时间机械球磨后进行热挤压,获得了、W-40Cu合金.研究了机械球磨对热挤压坯料组织和性能的影响.结果表明,长时间的机械球磨对热挤压坯料组织和性能产生了不利的影响,坯料内部钨相尺寸随着球磨时间的延长而出现了明显的大小不均,同时材料的相对密度和电导率随着球磨时间的延长逐渐降低,硬度值稍有升高.     

成型方法对高性能钡钨阴极基体孔结构的影响

采用全自动压汞仪对传统的模压成型和等静压成型的钨坯和钨基孔结构分布进行了研究。结果表明:模压成型的钨坯平均孔径为1.02μm,钨基平均孔径1.41μm,孔径分布不均匀,钨基中小孔径与大孔径的量较多;等静压成型的钨坯平均孔径为1.18μm,孔径分布范围窄,钨基平均孔径为1.55μm,1.00～2.20μm的孔径占总孔径的68.15%。     

Liquid infiltrated powder interlayer bonding: a process for large gap joining

Abstract

The liquid infiltrated powder interlayer bonding (LIPIB) process is proposed to make large gap, transient liquid phase joints. Some basic aspects of the LIPIB process are discussed. In the LIPIB process, a joint with high mechanical properties requires a low volume fraction of porosity in the powder interlayer and low concentrations of melting point depressants in the joint. To achieve the fully infiltrated large gap joint, it is essential to maintain an open pore structure at the initial stage of infiltration, while allowing complete elimination of pores behind the infiltration front. Approximate analytical solutions are applied to describe dissolution of capillaries and isothermal diffusional solidification during infiltration. Calculations based on the Cu–Ag binary system show that infiltration kinetics are strongly affected by the geometry of the capillaries. When the effective capillary size is smaller than the critical effective capillary radius at a certain infiltration temperature, the isothermal solidification time will be less than the time required for full infiltration, leading to an incompletely infiltrated powder interlayer. Full infiltration of powder compacts requires tight control of the rearrangement rate of the particles such that a relatively large capillary radius can be maintained to prevent diffusional solidification before full infiltration. Meanwhile, the rearrangement should be able to close the pores behind the infiltration front. Small amounts of chromium or nickel powder addition into spherical copper powders were found to affect the rearrangement significantly, whereas little effect was observed for irregular copper powders. Copper–copper square joints with clearance up to 22 mm have been successfully made.