超细W-25Cu粉末在金刚石工具中的应用研究

采用粉料混合、制粒、冷压成形和真空热压烧结法制备样品.利用SEM观察了添加超细W-25Cu合金粉末和W、Cu单质粉末的刀头断口金刚石形貌并进行了EDS分析,研究了烧结温度对添加超细W-25Cu合金粉和添加W、Cu单质粉末的胎体硬度、烧结密度、抗弯强度的影响,并利用SEM、金相和面扫描手段分析了断口形貌、显微组织和主要元素分布.结果表明:添加超细W-25Cu合金粉末的刀头中,金刚石表面形成了含W元素较多的“岛状”晶体物质并形成网状结构,提高了胎体对金刚石的把持力;在试验温度范围内,添加超细W-25Cu合金粉能显著提高胎体的硬度、致密度和元素分布的弥散性,但降低抗弯强度.锯片切割实验表明:添加超细W-25Cu合金粉比添加W、Cu单质粉可提高工具使用寿命约40％,可见添加超细W-25Cu合金粉末确实有利于胎体耐磨性的增加和胎体对金刚石把持力的提高.     

溶胶-喷雾干燥W-10Cu和W-20Cu复合粉末烧结与组织性能研究

采用超细复合粉末直接烧结和传统W骨架熔渗两种方法制备W-10Cu、W-20Cu合金.研究两种方法制备的合金的致密化、显微组织与导电性能,并重点研究了超细复合粉末短时间内烧结和在高温烧结时的致密化行为.结果表明,超细W-10Cu、W-20Cu复合粉末在1200～1420℃烧结,相对密度均达到了99.1%,致密化与合金中的...     

溶胶喷雾干燥法制备的W-Cu纳米复合粉末的烧结致密化与晶粒长大

采用溶胶喷雾干燥法制备W-25Cu、W-30Cu纳米复合粉末,在1 300~1 420℃下烧结15~120 min,得到W-25Cu和W-30Cu复合材料,对该复合粉末的致密化和钨晶粒长大行为进行研究。结果显示,随烧结时间延长或烧结温度升高,W-25Cu和W-30Cu复合材料更加致密,在1 420℃下烧结120 min后接近全致密,相对密度分别为98.09%和99.13%。W-25Cu、W-30Cu复合材料在1 380℃烧结30~120 min的晶粒长大符合溶解–析出机制,烧结温度对晶粒长大的影响较成分影响更大。在1 420℃烧结120 min后,W-25Cu和W-30Cu的晶粒尺寸分别为1.17μm和1.13μm。     

CuSn15和Fe对无压烧结金刚石工具胎体性能的影响

本文将Fe粉,Cu Sn15液相添加到自行制备的超细合金粉A中通过无压烧结制备金刚石工具的胎体试样块,研究了不同含量的Fe粉,Cu Sn15液相对胎体的相对密度、硬度及抗弯强度的影响。结果表明:在烧结温度为875℃、保温时间为60 min的无压烧结工艺下,添加不同含量的Cu Sn15液相及Fe粉对胎体的烧结力学性能有着重要的影响。含Cu液相的最佳添加量为7%(本文所有含量为质量分数,下同),Fe粉的最佳添加量为10%,此时,胎体的相对密度为98.46%,硬度(HRB)为101.5,抗弯强度为1 103.82 MPa。     

碳纳米管对W-Cu复合材料致密度和硬度的影响

采用机械合金化技术并结合真空烧结制备W-20％Cu／C复合材料,利用碳纳米管具有良好的综合性能作为W-20％Cu复合材料的强化相．采用粒度测试仪分析碳纳米管添加量不同时的W-20％Cu复合粉末粒径并测试W-20％Cu／C烧结体的密度和硬度,分析碳纳米管添加对W-20％Cu复合粉末粒度及W-20％Cu复合材料密度和硬度的影响．研究结果表明：添加碳纳米管可不断细化W-20％Cu复合粉末晶粒,W-20％Cu复合材料的密度和硬度随着碳纳米管质量分数的增加而逐渐提高,说明采用机械合金化技术能够使碳纳米管弥散分布在W-20％Cu复合材料中,充分发挥细晶强化作用．     

球磨时间对W-30Cu复合粉末中W晶粒度及烧结致密化行为的影响

研究了高能球磨时间对W-30Cu复合粉末晶粒度及烧结行为的影响.结果表明,当球磨时间从16h提高到33h时,复合粉的晶粒度由25nm减小到10nm,并发生机械合金化现象;在温度为1275℃烧结60min,经18h高能球磨的复合粉末烧结就可以达到全致密.研究还发现,高能球磨W-30Cu复合粉末具有较好的热稳定性,经950℃退火处理,晶粒尺寸没有发生异常长大现象;经烧结材料的硬度明显高于普通的W-30Cu复合材料.经1 275℃烧结30 min后合金其晶粒尺寸在300～550 nm.     

喷雾干燥-氢还原制备超细/纳米晶W-10Cu粉末及其烧结行为

采用喷雾干燥-氢还原法制备超细/纳米晶W-10Cu(质量分数,%)复合粉末,并经过压制和烧结制备W-Cu复合材料,系统研究烧结温度和保温时间对该材料性能和组织的影响,以及在1 100～1 300℃温度范围内的烧结激活能。结果表明,W-10Cu还原粉末晶粒度仅为30～60 nm;在1 200℃烧结时开始发生明显的致密化行为;随烧结温度升高相对密度增大,当烧结温度升高到1 300℃时W-10Cu复合材料的相对密度为90%,但当温度达到1 460℃时有所降低。1 420℃保温90 min时材料相对密度高达99.1%,且此时晶粒度仅为1.8μm。W晶粒尺寸为30～60 nm的W-10Cu复合粉末在1 100～1 300℃烧结的平均激活能为129.14 kJ/mol。烧结温度为1 420℃时W-10Cu的电导率随保温时间延长先增大后减小,保温90 min时最大达到19 MS/m,超过国标有关规定。     

W-20%Cu超细复合粉末的制备和烧结

采用喷雾干燥-氢气还原法制备出W-20%Cu超细复合粉末,并对由该复合粉末所制得的压坯进行了烧结,利用SEM、XRD等分析手段对复合粉末的特性和烧结体的组织进行了表征和观察.试验结果表明:用该方法制备的W-20%Cu超细复合粉末颗粒细小,平均尺寸在200nm左右;喷雾干燥后的氧化物复合粉末在还原后产生了新的合金相(Cu0.4W0.6),还原后的复合粉末由Cu0.4W0.6相和Cu相组成,而且两相的晶粒度达到纳米级,其中Cu0.4W0.6相的晶粒约为33nm,Cu相的晶粒约为63nm;复合粉末具有很高的烧结特性,经烧结后合金相对密度达到98%以上,而且金相组织分布均匀.     

一种制备W-Cu复合材料的新工艺

随着微电子信息技术的发展,W-Cu复合材料被用作基片、连接件和散热元件等热沉材料,因而具有更广泛的用途.采用喷雾干燥-氢还原法制备了W-10Cu、W-15Cu和W-20Cu(Cu的质量分数依次为10%、15%和20%)超细钨铜复合粉,并经过成形和烧结制得W-15Cu合金,测量了烧结后的合金导热性能.结果表明,在一定的还原条件下,可以获得粒度细小、氧含量低、钨铜复合均匀的W-Cu复合粉末;W-15Cu合金的相对密度可以达到99.34%,结构组织高度均匀、一致,热导率为184.0 W/m·K,已达到其做为热沉材料的热性能要求.     

Sn含量对Cu基金刚石锯片胎体组织与硬度的影响

以Cu为基体,加入Co,Fe,Cr,Sn粉末,改变Sn含量,经过模压成形与热压,制备Cu基金刚石超薄切锯胎体材料,用显微硬度仪、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X线衍射(XRD)表征该胎体材料的显微硬度、组织和成分,研究Sn含量对胎体组织和硬度的影响。结果表明:采用烧结温度700℃、烧结压力8.2 MPa的工艺烧结出的胎体中,当Sn的质量分数为2%时,烧结Cu基锯片胎体平均硬度(HV0.1)最低为885.82 MPa;当Sn含量为12%时,烧结Cu基锯片胎体平均硬度最高为1 914.72 MPa。胎体中Sn含量从2%增加到6%,由于胎体中铜锡固溶体的含量增加,Cu基锯片胎体的平均硬度增加,胎体中Sn含量从8%增加到12%时,胎体中铜锡固溶体的含量减少,但是铜锡中间相含量增加,Cu基锯片胎体的平均硬度增加并达到最大值;胎体中Sn含量高于8%时,液态Sn会从胎体中流出,锯片与模具粘着严重,严重影响锯片成形率。     

W-10Cu超细复合粉末的烧结致密化及其制品热学性能研究

W-10Cu复合材料是一种广泛使用的热沉材料,但采用普通粉末成形得到的W-10Cu制品无法获得足够的致密度,从而限制了其应用。本文采用超细W-Cu复合粉末进行注射成形(MIM),在1 400℃液相烧结,所得烧结体的致密度超过99%;合金内部W、Cu两相分布均匀,W晶粒大小为2～3μm;其热导率达到215W/(m.K),室温至600℃热膨胀系数的变化范围为6.4×10-6～7.8×10-6℃-1。对注射成形和渗Cu工艺制备的W-10Cu零件的微观结构和热学性能进行了比较。     

共还原工艺对W-25Cu纳米复合粉体及其挤压组织与性能的影响

以钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为原料,采用水热-共还原工艺制备W-25Cu纳米复合粉末,包套热挤压工艺制备细晶W-25Cu合金。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析测试手段研究了共还原工艺对W-25Cu复合粉体及其挤压组织与性能的影响。研究结果表明:相比于一段还原工艺,两段还原过程中先还原出的Cu相能够通过增加异相形核细化晶粒,对后续W相的还原具有催化与细化作用。两段还原得到的W-Cu复合粉体微观组织呈典型的钨包铜结构,粒度达到纳米级,分散性良好。烧结热挤压后,制备的合金具有细密组织与良好性能,致密度达到99.52%,硬度提高到HB 272,导电率提高到52.8%IACS,抗拉强度达到282 MPa。     

稀土La对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金致密化与显微组织的影响

采用溶胶-喷雾干燥-氢还原法制备超细/纳米晶93W-4.9Ni-2.1Fe和93W-4.9Ni-2.1 Fe-0.4La的复合粉末,对比研究烧结过程中稀土La对合金致密化与显微组织的影响,并讨论其作用机理..结果表明:添加稀土La对合金致密化及晶粒长大均具有一定的抑制作用,在1 420℃烧结时,由93W-4.9Ni-2...     

粉末温轧工艺对W-20Cu合金密度和显微组织的影响

在W-Cu混合粉末中加入0.1%~2.0%(质量分数)的有机添加剂,在60~150℃温度下温轧成生板坯,然后进行液相烧结,获得W-20Cu合金板材。通过正交试验研究粉末轧制速度、轧制温度与添加剂含量对生板坯密度的影响,并对烧结板材的密度和显微组织进行分析与表征。结果表明,轧制温度与添加剂含量对粉末轧制板坯密度有显著影响,二轧制速度对生板坯密度的影响较小。随轧制温度升高,W-20Cu生板坯的密度增大,烧结板材的孔隙尺寸逐渐减小,孔隙率逐渐降低,烧结密度相应提高;随添加剂含量增加,板坯密度先升高后降低。在轧制温度为150℃,添加剂含量为0.3%时,生板坯的相对密度达到最大值85.38%,液相烧结后获得相对密度为99.65%的W-20Cu合金板材,金属Cu元素在钨基体中均匀、弥散分布。     

超细晶W-Cu复合材料的热挤压与热处理

以水热共还原法制备纳米W-30%Cu复合粉末,通过真空烧结和包套热挤压制备超细晶W-Cu复合材料,并进行后续热处理。采用X射线衍射、高分辨率透射电镜、扫描电镜等观察和分析W-30%Cu复合粉体和合金的成分及组织形貌,研究热挤压及后续退火处理对材料致密度、电导率和硬度等性能的影响。结果表明:水热产物为纳米级(10~15 nm)规则的类球形结构,经煅烧及共还原后得到的W-30%Cu复合粉末粒度细小,呈特殊的W包覆Cu结构,颗粒分布均匀;复合粉末在1050℃真空烧结后相对密度只有91.5%,经热挤压后致密度提高到97.07%,布氏硬度达到223,组织细密,W相和Cu相分布均匀,钨颗粒细小(1~3μm),形成典型的钨骨架和铜网络结构。经过后续的退火处理,钨铜分布更均匀,钨粒径进一步减小,材料的致密度和电导率都更高,分别为98.82%和43.31%IACS,形成良好的综合性能指标匹配。     

合金元素对Fe基金刚石节块胎体组织及性能的影响

选取Fe、Cu、Sn、Ni四种金属粉末作为烧结金刚石节块的胎体材料,设计混料试验预测成分变化对胎体性能的影响规律。结果表明:胎体中主要含α-Fe相、γ（Fe,Ni）相、Cu_13.7Sn固溶体和Cu₃Sn化合物。随Sn质量分数的升高,Cu_13.7Sn固溶体减少,脆性Cu₃Sn相增多,当Sn质量分数增大到一定程度后,组织中Cu_13.7Sn固溶体全部转化成Cu₃Sn脆性相,因此,胎体硬度先增高后趋于稳定;Sn质量分数越高,胎体中脆性相越多,割裂基体,胎体抗弯强度下降。Ni易固溶于Cu、Fe中,产生固溶强化,Ni质量分数升高,胎体硬度和抗弯强度均有一定程度的提高;在Sn质量分数较低时,Cu质量分数越高,Cu_13.7Sn固溶体量越多,胎体硬度下降;在Sn质量分数较高时,Cu质量分数越高,组织中脆性Cu₃Sn相量越多,胎体硬度提高。Cu易与Ni、Fe形成置换式固溶体,产生固溶强化作用,Cu质量分数的升高对胎体抗弯强度有一定程度的提高。     

超细CeO2粉末对铁基合金工具胎体组织性能的影响

以超细CeO2为添加剂,采用热压烧结工艺制备铁基金刚石工具胎体,并对金刚石工具胎体的组织与性能进行检测分析。结果表明:铁基预合金粉末中超细CeO2粉末的添加,使得烧结后胎体的相对密度与硬度提高,抗弯强度有所降低。并随CeO2粉末质量分数的增加,胎体组织致密化效果越好;而胎体硬度在CeO2质量分数为0.75%时,达到最大值300HV0.1。断口分析表明,添加CeO2粉末烧结后的胎体断口组织更均匀、细密,且随着CeO2含量的增加,韧窝逐渐变小,深度更浅。     

用于金刚石工具的含强碳化物形成元素Ti的铜基胎体复合粉末的制备及应用研究

采用扩散烧结法制备了含强碳化物形成元素Ti的铜基金刚石工具胎体新型复合粉末Cu Sn13Ti7。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差热法等对粉末的性能进行了研究。通过研究铜钛合金氩气保护球磨工艺,优化了钛元素加入方式;研究了3种元素扩散工艺,并将此种粉末与雾化法制备的Cu Sn13Ti7粉末烧结应用性能进行了对比研究。试验结果表明:超细铜钛合金粉末制备的较佳工艺条件为:球磨时间为72 h,球料比为2∶1,并在球磨过程中加入添加剂硬脂酸,以避免超细粉团聚;530℃,保温时间1 h 50 min,是较理想的扩散烧结工艺;750和850℃之间,扩散型Cu Sn13Ti7复合粉末的烧结的胎体材料的密度、冲击韧性和硬度综合性能较好;较雾化Cu Sn13Ti7粉末成分稳定,综合性能优良。     

近全致密高W或Mo含量W—Cu或Mo—Cu复合材料的制备方法

一种近全致密高W含量W—Cu复合材料与高Mo含量Mo—Cu复合材料的制备方法,属于粉末冶金技术领域。W—Cu或Mo—Cu复合材料的组成成分为：W-5％-35％（质量分数）Cu或Mo-10—45％（质量分数）Cu;复合材料中的W或Mo粉采用粒度配比的方法进行调制,制备所要求成分的W—Cu或Mo—Cu混合粉末;将W—Cu或Mo—Cu混合粉末放入热压模具中,进行压制、烧结;     

Cu的添加方式对铁基预合金粉末与烧结体组织及性能的影响

采用扩散法制备Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末,分别采用添加常规铜粉和改性超细铜粉的方式添加合金元素Cu。对制备的粉末进行压制与烧结,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析粉末与烧结体的组织与形貌,研究Cu元素的添加方式对Fe-4Ni-0.5Mo-1.5Cu预合金粉末及其烧结体组织和性能的影响。结果表明,预合金粉末中合金元素的分布状况影响烧结体的组织分布,进而影响烧结体的力学性能。以添加改性超细铜粉的方式加入合金元素铜时,预合金粉末中的铜元素分布均匀,压坯密度略有减小,但烧结体强度显著提高,抗拉强度和冲击能分别达到683.5 MPa和24.5 J,接近国外同类产品性能。