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热高压制备的高密度钨铜合金

时间:[2016-11-29]

   钨铜合金兼有钨和铜的一些优点,具有耐高温、耐电弧烧烛、强度高、密度大、导电高热行好、易切削加工和发汗冷却等特性,在机械、电力、电子、冶金、军事和航空航天等工业、交通灯方面有广泛的应用。传统钨铜合金的制备一般采用铜渗和液相烧结方法,但是由于钨铜互不相溶,其烧结性能较差,难以实现完全的烧结致密化和形成均匀化的微观结构,最高相对密度一般仅为92%-95%,并且导电、导热性能差。采用超细或纳米弥散分布的粉末,能改善钨铜合金的烧结性能,获得较理想的材料;另添加镍、钴、铁、钯等元素,可活化烧结也能取得较好的效果,获得较高的相对密度、硬度、断裂强度等。但是活化剂的加入显著降低了复合材料的导电、导热性,限制了材料的适用范围,因此现主要采用加入超细或纳米粉末方法。

    目前制备纳米钨-铜复合粉末的方法主要有机械合金化法、溶胶-凝胶法、机械化学法、机械热化学法、均相沉淀法等,其中机械合金化法是一种相对容易操作的方法。而制备高密度钨铜合金的烧结方法有活化液相烧结法、固相烧结、二步烧结、重复烧结等。通常情况下,采用粉末冶金方法制备的材料在烧结时易产生膨胀,难以烧结致密,故压力烧结工艺师一种较好的制备高密度钨铜合金的方法。

    实验的两种试样不可能具有高度密度和性能,而采用热压烧结制备的试样,从端口形貌看出孔隙率大为降低,并且铜相形成了一定的网状结构,但是这种网状结构不十分完整,与传统的液相烧结相比,合金热压烧结过程中钨颗粒的长大主要是通过颗粒内再结晶和钨颗粒之间的聚集长大而实现。

    随着钨铜合金的烧结温度提高和保温时间的延长,烧结试样的抗弯强度和落氏强度不断提高,当在1500℃*2h时,抗弯强度达到最大值1290.6MPa,洛氏硬度达到44.8HRC。在合金致密化过程中,不仅有孔隙表面应力使孔隙周围产生压力而变形,而且在外加压力作用下还可能使液相铜与钨颗粒进入孔隙,使孔隙缩小甚至消失,使合金致密化程度提高。增大压力,使孔隙收缩增大;延长保压时间,使孔隙有更多来进行时间收缩;二者都可以提高钨铜合金的致密度。

      以高能球磨制备的超细钨铜合金复合粉末为原料,采用热压烧结制备了高密度钨铜合金,实验条件下最佳烧结工艺1500℃*2h,压力30大的拉打速度。

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