超細晶W-Cu復合材料的制備及稀土摻雜改性的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、W-Cu復合材料結合了W和Cu各自優(yōu)異的性能,具有高電導、熱導,低熱膨脹系數(shù),良好的耐熱性和抗電弧侵蝕能力,被廣泛用作電觸頭、電子封裝、熱沉材料、電極材料等?,F(xiàn)代科技的高速發(fā)展,對W-Cu材料的組織性能也提出新的和更高的要求。W和Cu的熔點密度等相差較大且互不相溶,其粉末冶金制造工藝有較高的要求。通過常規(guī)粉末冶金工藝制備的W-Cu復合材料的性能仍存在一定的不足。近些年來,通過制備組織均勻的超細(納米)晶W-Cu材料,或通過添加稀土氧化物

2、等在改善W-Cu材料的組織和性能上取得了較好的效果,也成為當前W-Cu材料領域研究的熱點之一。本文嘗試采用EDTA-檸檬酸法制備出超細W-Cu復合粉體,進而制得了超細晶W-Cu材料;此外還考察了稀土氧化物Y2O3和Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)的添加對W-Cu材料組織、密度以及室溫和高溫力學性能等的影響,由此探索了制備高性能W-Cu材料的新途徑。
  以偏鎢酸銨、硝酸銅、硝酸釔、硝酸鈰、硝酸釤等為主要原料,采用EDTA-檸

3、檬酸法制得前驅體,經600℃煅燒、700~800℃還原分別獲得了摻雜不同質量分數(shù)(0~0.8%) Y2O3和SDC的W-20Cu復合粉體。通過X射線衍射分析和掃描電鏡等對前驅體煅燒產物以及還原后粉體的物相組成、形貌和粒度進行了表征。實驗結果表明,通過EDTA-檸檬酸可以制備出粒度在100~200nm之間、均勻分散的W-20Cu復合粉體;稀土氧化物(Y2O3、SDC)對W-Cu粉體的還原和長大具有抑制作用,微量的添加雖然提高了粉體的還原溫

4、度,但可降低粉體的粒度,改善粉體的均勻性。
  所得粉體經模壓成形并于1150~1300℃燒結90~120min,制得了含稀土氧化物(Y2O3、SDC)的W-Cu復合材料。通過掃描電鏡觀察了燒結體的微觀組織,并對其密度、室溫及高溫物理、力學性能進行了測定。實驗結果表明,所得W-20Cu粉體燒結活性較高,其成形壓坯經1200℃燒結后相對密度可達98%,晶粒小于1μm,具有良好的綜合性能。其室溫抗彎強度和維氏硬度分別為940MPa和2

5、76HV,電導率高于41%IACS。其室溫至600℃范圍內的抗拉強度為383~125MPa,熱導率為297~155W·m-1·K-1,熱膨脹系數(shù)為7.65~9.58×10-6K-1。此外,適量稀土氧化物(Y2O3、SDC)的添加對W-Cu復合材料的燒結性能和物理性能影響不甚明顯,但可細化晶粒,提高材料力學性能。添加Y2O3的Y2O3/W-20Cu材料的室溫抗彎強度和維氏硬度可達1040MPa和312HV,室溫和600℃時抗拉強度可達42

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