Preparation and Properties of W-15Cu Composite by Electroless Plating and Powder Metallurgy

用化学镀和粉末冶金的方法制备出W-15Cu复合材料。首先用化学方法对W粉表面预处理,然后在其表面化学镀铜。得到的复合粉末用图谱进行表征。发现用化学镀的方法制备出的W-15Cu复合粉末纯度非常高,且W颗粒均匀、被Cu致密的包覆着。呈现出包状结构。这种复合粉末表现出优异的压制性能,压坯分别在300, 400, 500, 600 MPa的压制压力下成形。压坯在1250 ℃温度下保温90 min烧结后,从其断口形貌可以发现W颗粒没有明显的长大,且W颗粒表面特征并没有发生改变,仍然表现出预处理后的表面特征。对烧结体的相对密度、硬度、抗弯强度和电导率同样进行了表征     

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。     

TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微结构和性能的影响（英文）

经简化预处理后,采用化学法制得W-30Cu/xTiC(x=0~4,质量分数%)复合粉末,在400 MPa压力下,将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300℃下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电镜来表征原始W和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W-30Cu/xTiC(x=0~4)复合粉末的显微形貌,以及制得的W-30Cu/TiC复合材料的显微结构。对不同TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料性能(相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等)进行研究。结果表明:对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W-30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W-30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能较好的W-30Cu/TiC复合材料。     

WCu10型纳米复合粉的压制与烧结行为研究

本文对用化学方法制备的WCu10型低Cu含量W-Cu纳米复合粉末进行了压制和烧结性能方面的研究,与传统W-Cu混合粉相比较,发现该粉末具有其特殊的性质。要达到相同的压坯密度,纳米复合粉所需要的压制压力要大的多,几乎是常规W与Cu混合粉所需压力的2.5倍。而由于粉末本身高的氧含量和低的Cu含量,需在很高的烧结温度下才能达到致密化。     

化学共沉淀法制备钨铜合金

首先采用化学共沉淀法制备钨铜复合氧化物粉末,再用氢还原得到纳米级钨铜复合粉末,经成形和烧结得到超细弥散分布钨铜合金.研究结果表明,采用化学共沉淀法结合氢还原工艺制备的W-20%Cu纳米复合粉,W颗粒粒度为30～50 nm,形状呈多边形,Cu相均匀分布在W相之间将W颗粒粘结.所制得的钨铜复合粉表现出高的烧结活性,经1250℃烧结其相对密度达到99.7%,热导率达到223.1 W/m·K,导电性、抗弯强度以及硬度等性能也比传统产品有大幅度提高.     

简化预处理辅助化学镀制备Cu包覆TiC复合粉末

研究了一种简化预处理辅助化学镀工艺制备Cu包覆TiC复合粉末.利用场发射扫描电子显微镜和能谱仪分析了原始TiC粉末,预处理之后的TiC粉末,Cu包覆TiC复合粉末的表面形貌和成分,同时也阐述了Cu镀层的生长机理.结果表明,经过简化预处理之后的TiC出现了很多表面缺陷,Cu能够均匀的包覆在TiC颗粒表面.其生长机理如下:经过预处理之后的TiC出现很多表面缺陷,成为化学镀过程中的活性点;化学镀过程中,Cu在TiC表面的各个缺陷处形核长大;Cu与Cu之间相互接触相互作用形成密集的网状结构最终形成致密的Cu镀层.     

简化预处理辅助化学镀制备Cu包覆TiC复合粉末（英文）

研究了一种简化预处理辅助化学镀工艺制备Cu包覆Ti C复合粉末。利用场发射扫描电子显微镜和能谱仪分析了原始Ti C粉末,预处理之后的Ti C粉末,Cu包覆Ti C复合粉末的表面形貌和成分,同时也阐述了Cu镀层的生长机理。结果表明,经过简化预处理之后的Ti C出现了很多表面缺陷,Cu能够均匀的包覆在Ti C颗粒表面。其生长机理如下:经过预处理之后的Ti C出现很多表面缺陷,成为化学镀过程中的活性点;化学镀过程中,Cu在Ti C表面的各个缺陷处形核长大;Cu与Cu之间相互接触相互作用形成密集的网状结构最终形成致密的Cu镀层。     

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＝G30+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1.59×10-2 μm3/min增大到2.47×10-2 μm3/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.     

二次烧结制备W-15wt％Cu复合材料

将W-15wt%Cu混合粉末在行星式高能球磨机上进行机械合金化(MA),球磨60 h后复合粉末中弥散均匀分布的钨晶粒平均尺寸达到39.7 nm.对此纳米复合粉末采用二次烧结和一次烧结两种工艺进行烧结.结果表明,相对于一次烧结工艺,采用二次烧结工艺制备出的烧结体的致密度显著提高,达到98.84%,且W、Cu两相分布更均匀,孔隙率更低.     

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-30Cu纳米复合粉末液相烧结致密化与晶粒长大机制

采用喷雾干燥-煅烧、还原工艺制备超细W-30Cu复合粉末,将粉末模压成形,在1340～1420℃液相烧结15～120min,研究其致密化行为及晶粒长大机制。结果表明:W-30Cu复合粉末在液相烧结早期发生了显著的致密化,1340℃烧结15 min致密度可达到90%以上;随烧结时间的延长致密度增加,1380℃烧结90 min相对密度达到99.1%。液相烧结过程中,W晶粒不断长大并逐渐球化,且其晶粒大小G与烧结时间t符合G3∝kt关系,服从液相烧结溶解-析出机制。烧结温度对W晶粒长大影响显著,当温度从1340℃上升到1420℃时,其晶粒长大动力学系数从1.61×10-2μm3/min增大到4.65×10-2μm3/min,液相的形成、颗粒重排、溶解-析出及W晶粒长大使细晶W-Cu获得近全致密。     

低W-W连接度65W-25Cu-10Ni合金的制备及准静态力学性能研究

利用W颗粒表面化学镀Ni结合SPS的方法,制备了低W-W连接度65W-25Cu-10Ni合金,并开展了准静态力学性能研究。结果表明,制得的Ni包W复合粉中Ni包覆层分布均匀且与W结合良好;以Ni包W复合粉和Cu粉为原料制备的65W-25Cu-10Ni合金组织均匀且致密。在准静态压缩加载条件下,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的强度及塑性均大幅度提高;在准静态拉伸加载条件下,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的强度较高,塑性没有明显提高。机理分析表明,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金中W-W连接度较低、粘结相由Cu相转变为Cu0.81Ni0.19固溶体,且W与粘结相之间形成了冶金结合,以上三个因素共同导致65W-25Cu-10Ni合金强度的提高;此外,W-W连接度的降低以及W-粘结相界面结合强度的提高是65W-25Cu-10Ni合金在准静态压缩加载条件下塑性提高的原因。     

TiC含量对W-30Cu/TiC复合材料显微组织和性能影响研究

经简化预处理后,采用化学法制得W–30Cu/(0-4) wt.% TiC复合粉末,在400MPa的压力下将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样,随后在1300 °C下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电子显微镜来表征原始W 和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W–30Cu/(0, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4) wt.% TiC复合粉末的显微形貌,以及制得的W–30Cu/TiC复合材料的显微结构。本文对不同TiC含量对W–30Cu/TiC复合材料的性能（如相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等）进行研究。结果表明：对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W–30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时,W–30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小,但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能能较好的W–30Cu/TiC复合材料。     

低W-W连接度65W-25Cu-10Ni合金的制备及其准静态力学性能

利用W颗粒表面化学镀Ni结合SPS的方法,制备了低W-W连接度65W-25Cu-10Ni合金,并开展了其准静态力学性能研究。结果表明,制得的Ni包W复合粉中,Ni包覆层分布均匀且与W结合良好;以Ni包W复合粉和Cu粉为原料制备的65W-25Cu-10Ni合金的组织均匀且致密。在准静态压缩加载条件下,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的强度及塑性均大幅度提高;在准静态拉伸加载条件下,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的强度较高,塑性没有明显提高。机理分析表明,与65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金中W-W连接度较低,粘结相由Cu相转变为Cu0.81Ni0.19固溶体,且W与粘结相之间形成了冶金结合,以上3个因素共同导致65W-25Cu-10Ni合金强度的提高;此外,W-W连接度的降低以及W-粘结相界面结合强度的提高是65W-25Cu-10Ni合金在准静态压缩加载条件下塑性提高的原因。     

高能球磨对3%C-Cu粉末压制特性的影响

针对石墨／铜基复合材料存在烧结膨胀的特点，提出用粉末压制、真空热压烧结和热挤压相结合的致密化工艺。为给后续的烧结提供相对密度较高、质量好的冷压坯，采用刚性模常温单向压制方法研究高能球磨3％C—Cu（质量分数）粉末的压制压力与相对密度的关系，用黄培云压制理论考察球磨粉末的压制特性。用扫描电镜和场发射扫描电镜分别研究高能球磨粉末的微观组织和微区成分。结果表明，压制压力相同时，粉末压坯相对密度随高能球磨时间的延长而逐渐减小。高能球磨时间相同时，粉末压坯相对密度随压制压力的增加而增大。随着高能球磨时间的延长，粉末体越来越难压制。压制压力和保压时间分别为700MPa和30s时，所得粉末压坯的质量较好。     

干混合对硬质合金组织结构的影响

采用扫描电镜,通过对WC原料粉末、脱蜡压坯断口与表面、合金抗弯强度样品断口与合金烧结体表面微观形貌以及合金金相组织的观察,研究了干混合对硬质合金组织结构的影响。结果表明,干混合只对压坯成形过程中粉末颗粒的压制行为与烧结过程中合金的致密化行为产生影响,不会对烧结过程中的合金化行为产生影响。压坯中的大孔洞与未压好等压制缺陷以及显著的元素分布不均匀现象难以通过液相烧结得到有效消除,会继续保留至合金中。采用干混合工艺制备合金,合金晶粒均匀、粗大,接近原料粉末的电镜观测粒度。     

W-Ni/TiC复合材料的制备与组织

采用化学活化预处理对Ti C粉体进行镀前预处理,预处理后通过化学镀制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,再将2%Ni-W包覆Ti C复合粉体与W粉混合,采用不同压力压制后烧结获得了W-Ni/Ti C复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察和分析了Ti C陶瓷粉体预处理前后形貌、包覆后复合粉体的形貌和成分、以及不同压力压制W-Ni/Ti C烧结体形貌和成分,探讨了Ni-W包覆Ti C复合粉体和W-Ni/Ti C复合材料形成过程,压制压力对烧结体的影响规律。结果表明,化学镀方法能够制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,粉体包覆均匀性良好,所获得的W-Ni/Ti C复合材料与相同工艺下烧结的纯钨相比具有较好的致密性,且随着压制压力的增大,致密性更高。     

高均匀W-15Cu合金的制备

采用理论计算和试验相结合的方法研究了平均粒径为4~6μm的W粉等静压压制规律,利用压制理论分析了压坯密度与压制力之间的关系,并推导出了两者之间的关系式。并据此选择了合适的压制成型参数,通过高温烧结W骨架和熔渗的方法制备了Cu含量为15%的CuW复合材料。通过SEM观察了W骨架和复合材料的显微组织,并测量了密度、硬度和电导率。结果表明,平均粒径为4~6μm的W粉完全符合冷等静压压制压力与压坯密度的双对数方程,采用250MPa压力,经过1 850℃烧结W骨架后制备的CuW合金Cu含量为15%,硬度(HB)达到了221,电导率为21.98 MS/m,热导率为196 W·m~(-1)·K~(-1)。     

W-30Cu电接触材料直流电接触行为

采用水热-共还原法制备W-30Cu(质量分数,%)纳米复合粉末,并通过冷压制坯、真空烧结和包覆热挤压的工艺制备出纳米W-30Cu电接触材料,经挤压后致密度达到98.82%,硬度和导电率分别为224HB和44%IACS。利用JF04C型电接触试验机对其进行不同操作次数的电接触性能测试实验,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等方法分析电弧侵蚀后触头表面微观形貌和元素分布,探讨材料在直流电弧下的转移机理。结果表明:直流电弧引起阳极材料转移,Cu相向阴极转移并在阴极沉积;材料转移引起富Cu区和富W区的存在,同时产生孔洞、裂纹、珊瑚状结构等多种电弧侵蚀形貌。接触电阻介于0.60~0.73 m?,W-30Cu电接触材料表现出良好的综合电性能。     

纳米W-Cu粉末的热机械化学法制备及其烧结性能研究

通过均相沉淀获得Cu2WO4(OH)2/CuWO4·2H2O共沉淀物,并对煅烧该沉淀物所得的W、Cu氧化物进行球磨,然后H2还原,得到了含Cu量为30%的W-Cu复合粉末。对该复合粉末的性能进行了表征,并对其烧结体的密度、微结构和力学性能等进行了测试分析。结果表明,热机械化学法制备的W-Cu复合粉末粒度为纳米级,烧结活性高,其压坯在H2气氛中固相烧结可达到96%的相对密度,液相烧结则可达到高于99%的相对密度,烧结体具有细小均匀的微结构和良好的力学性能。