氮化-脫氮制備鎢銅復(fù)合粉末機理及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)制備鎢銅復(fù)合材料的方法是通過氫還原工藝與液相燒結(jié)相結(jié)合。由于在氫還原過程中因鎢氧化物的“揮發(fā)-沉積”，導(dǎo)致鎢粉顆粒出現(xiàn)異常長大與晶粒粗化現(xiàn)象。針對上述問題，本文采取氮化-脫氮工藝制備超細(xì)/納米級鎢銅復(fù)合粉末，討論了氮化-脫氮工藝的相關(guān)機理，并研究了銅含量對復(fù)合粉末及其合金性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過氮化-脫氮工藝，有效的避免了氫還原過程中因“揮發(fā)-沉積”機制所導(dǎo)致的鎢粉顆粒長大和夾粗。氮化過程中，由于Cu與W2

2、N相界面為半共格相界面，促進了W2N相的形核；同時半共格顆粒低的界面能降低了界面處Gibbs-Thomson作用，阻礙了顆粒的粗化。脫氮過程中，新相與舊相為半共格關(guān)系，且Cu相的自由表面為W相的形核提供了場所，形核阻力較小，易于形核。最佳的氮化、脫氮溫度分別為650 oC和875oC。在此工藝參數(shù)下，制備所得W-15Cu復(fù)合粉末呈納米級球形顆粒，平均粒徑90.19 nm，顆粒分布均勻，彌散度好，具有優(yōu)良的燒結(jié)性能。⑵氮化-脫氮所得粉末壓

3、坯在1200oC燒結(jié)2 h所得W-15Cu合金的相對密度和硬度分別可以達(dá)到98.2％和258.7HV，然而氫還原所得粉末在相同燒結(jié)條件下所得W-15Cu合金的相對密度和硬度分別僅為94.5%和229HV。⑶W-15Cu合金的致密化程度隨著燒結(jié)溫度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。由于合金的硬度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能與合金致密化程度關(guān)系密切，因此變化趨勢同致密度變化趨勢一致。⑷隨著銅含量的增加，銅顆粒促進了W顆粒的異質(zhì)形核，鎢銅復(fù)合粉末的粒度逐漸減小

4、，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時，異質(zhì)形核作用減弱。鎢銅合金的致密化程度與硬度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，然而導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率卻逐漸升高。⑸合金性能的變化與金屬銅本身的特性及其含量有關(guān)。銅含量的增多，液相填充孔隙能力增強，致密化程度升高；當(dāng)銅含量為40%時，液相滲出，致密化程度反而下降。隨著銅含量增加，軟質(zhì)相所引起的硬度下降大于因致密化程度所決定的硬度升高，合金硬度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。隨著銅含量的增加，大量自由電子參與導(dǎo)熱、導(dǎo)電，加之合金致密化程度