振荡压力烧结制备W-Ni-Fe难熔合金及工艺优化研究

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W-Ni-Fe难熔合金具有密度高,强度高,韧性好以及其它优异的性能在国民生活中得以广泛的应用,在兵器工业中如穿甲弹、破甲弹和穿爆燃弹,在航空航天领域中可以用作导航仪表的陀螺仪外缘转子,在核工业中主要用于防射线屏蔽材料等,因而,W-Ni-Fe难熔合金是一种极为重要的战略性材料。然而,由于难熔合金具有熔点高,难于烧结等因素,同时也由于工艺和技术的局限性,严重影响着W-Ni-Fe难熔合金的性能,制约着难熔合金的应用范围。因此,发展新型烧结技术,制备出性能优良、晶粒尺寸细小、组织均匀的W-Ni-Fe难熔合金具有重要的现实和战略意义。本文以90W-7Ni-3Fe难熔合金为研究对象,采用振荡压力烧结技术对90W-7Ni-3Fe难熔合金粉末进行烧结,由于,振荡压力烧结技术是在热压烧结的基础上,采用一定频率的振荡压力作为烧结驱动力,振荡压力烧结的驱动力是一种动态压力,区别于传统的恒定静态压力,但是,这也说明振荡压力烧结技术与传统的热压烧结技术有着密不可分的联系。因此,在本文中,采用振荡压力烧结技术和热压烧结技术等两种烧结技术对90W-7Ni-3Fe难熔合金粉末进行烧结对比,从烧结温度和烧结时间等角度出发,对两种烧结工艺制作的样品进行性能测试,从样品的微观组织、晶粒尺寸、致密度和硬度等方面进行分析,同时,根据不同的烧结温度,对性能不错的样品进行了热处理,以对样品的元素扩散对样品性能的影响进行探究。通过分析,一方面,对两种烧结工艺的进行对比,另一方面,也对两种烧结工艺各自的工艺、微观组织和性能之间的联系进行比较和探究,最终,验证振荡烧结的优势,即振荡压力烧结技术在抑制晶粒长大、提高烧结致密度、降低烧结温度等方面具有极大优势。经过实验,在不同温度的烧结下,振荡压力烧结技术获得高密度(>99%)样品所需的温度比热压烧结低了约100℃,同时,在相同温度下,振荡压力烧结制备的试样的密度始终高于热压烧结试样的密度,振荡压力烧结还抑制了晶粒的长大,其晶粒生长的激活能相比于热压烧结的样品的激活能低了6倍左右。同时,热处理以后的样品也表明元素扩散对样品的性能也有极大的影响,振荡压力烧结技术对于元素扩散有促进作用。在不同保温时间进行的烧结实验中,通过振荡压力技术烧结制备的样品,在保温时间相同的条件下,振荡压力烧结技术烧结的样品的致密度高于热压烧结技术制备的样品,其也具有相对均匀化的微观组织,同时,与常规热压烧结技术制备的样品相比较,其具有相对细小的晶粒尺寸,硬度也是略高于热压烧结技术制备的样品,这说明振荡压力烧结技术是一种高效的高性能的难熔合金烧结技术。
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