新型W-Cu功能材料的制備及其性能研究.pdf

1、W-Cu復(fù)合材料綜合了W、Cu的性能，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、較高的力學(xué)強(qiáng)度和耐腐蝕性能等，在電工電子、軍工及能源領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代高科技的發(fā)展，對(duì)W-Cu材料的組織性能提出了更高的要求，在某些應(yīng)用場(chǎng)合下還需要具有特殊結(jié)構(gòu)的W-Cu材料。因此近些年來(lái)，探索超細(xì)晶、全致密、高性能W-Cu材料及特殊結(jié)構(gòu)W-Cu材料的制備，并開(kāi)展其應(yīng)用評(píng)價(jià)，成為W-Cu材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以獲得具有梯度結(jié)構(gòu)的W-Cu材料為重點(diǎn)，探索通過(guò)常規(guī)的粉

2、末壓制方法和軋膜成形方法制備該類(lèi)材料，還考察了氧化物Sc2O3的添加對(duì)W-Cu材料組織性能的影響。論文為新型W-Cu功能材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了初步的探索。
　　論文首先以W粉和Cu粉為原料，通過(guò)機(jī)械混合獲得不同組成的W-Cu混合粉(銅含量分別為15wt％，35wt％，55wt％)，隨后通過(guò)逐層鋪粉，共壓得到了W(Cu)含量呈層狀分布的生坯，之后在H2氣氛中燒結(jié)，獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述層狀生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)所得

3、燒結(jié)體中，W(Cu)含量仍呈層狀分布，且層與層之間界面結(jié)合良好。燒結(jié)體的相對(duì)密度可達(dá)95％以上，熱導(dǎo)率達(dá)142W/(m·K)，維氏硬度達(dá)到249-308HV，抗彎強(qiáng)度達(dá)到514-669MPa。
　　本文為了獲得大面積的W-Cu梯度材料，以W粉和Cu粉為原料，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為粘結(jié)劑，通過(guò)有機(jī)基軋膜工藝制備出了三種不同組成(銅含量分別為25wt％，50wt％，75wt％)的W-Cu生坯，再通過(guò)疊層共軋，得到了W(Cu)含量呈

4、層狀分布的復(fù)合生坯，之后在H2氣氛中燒結(jié)，最終獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)單層軋制，疊層共軋共燒，可以制備出形狀尺寸可控，組織性能良好的層狀梯度W-Cu復(fù)合材料。軋膜過(guò)程中粘結(jié)劑的用量對(duì)W-Cu層狀梯度材料的致密度和性能有著明顯的影響。當(dāng)粘結(jié)劑用量為6％時(shí)，軋膜坯有較好的成形性，且成形坯的孔隙率較低。所得多層復(fù)合生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)后相對(duì)密度達(dá)93％以上。熱導(dǎo)率為148 W/(m·K)，維氏硬度達(dá)到294-345HV

5、，抗彎強(qiáng)度達(dá)到574.8-725.6MPa。
　　為了改善W-Cu材料的組織和性能，以(NH4)6H2W12O40、Cu(NO3)2·3H2O和Sc2O3等為原料，采用凝膠-共還原法制備了不同量Sc2O3(0-0.7wt.％)摻雜的W-Cu復(fù)合粉體。所得粉體經(jīng)模壓成形，所得生坯在1250℃于H2氣氛中燒結(jié)，得到Sc2O3/W-20Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。所得燒結(jié)體的相對(duì)密度高于97％，晶粒尺寸小于1μm，顯微組織中W-Cu分布均勻，材