鎢合金燒結(jié)新工藝
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更新時(shí)間：2016-01-28
高密度鎢合金的傳統(tǒng)燒結(jié)方式為液相燒結(jié)。在液相燒結(jié)中，由于燒結(jié)溫度達(dá)到液相線以上，晶粒極易長大，且由于固液密度差別大，在重力作用下易產(chǎn)生粘性流動，導(dǎo)致鎢顆粒聚集而下沉，產(chǎn)生嚴(yán)重的坍塌變形。近年來，采用納米粉末為原料來制備鎢合金正成為研究熱點(diǎn)，但納米粉末活性高，在燒結(jié)過程中極易粗化。
?高密度鎢合金密度在16.5~19.0g/cm3之間，具有密度高，熱膨脹系數(shù)小，抗蝕性和抗氧化性能好，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，強(qiáng)度高，延性好，抗沖擊韌性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國防工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
高密度鎢合金的傳統(tǒng)燒結(jié)方式為液相燒結(jié)。在液相燒結(jié)中，由于燒結(jié)溫度達(dá)到液相線以上，晶粒極易長大，且由于固液密度差別大，在重力作用下易產(chǎn)生粘性流動，導(dǎo)致鎢顆粒聚集而下沉，產(chǎn)生嚴(yán)重的坍塌變形。近年來，采用納米粉末為原料來制備鎢合金正成為研究熱點(diǎn)，但納米粉末活性高，在燒結(jié)過程中極易粗化。針對上述問題，近來出現(xiàn)了一些新的燒結(jié)技術(shù)。
一、固相燒結(jié)：在低熔點(diǎn)組元熔點(diǎn)以下進(jìn)行的無液相生成的粉末冶金燒結(jié)。在此過程中由于沒有液相流動，可避免因液相流動和鎢顆粒下沉而引起的燒結(jié)坯料變形，但由于界面產(chǎn)生液相少，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度較低。
二、兩步燒結(jié)：先在低熔點(diǎn)組元的液相線溫度以下進(jìn)行固相燒結(jié)，然后加熱到液相線以上進(jìn)行液相燒結(jié)。固相燒結(jié)為液相燒結(jié)提供相對致密的骨架，有助于抑制液相燒結(jié)時(shí)的溶解析出和鎢顆粒的聚集長大。兩步燒結(jié)法綜合了液相燒結(jié)與固相燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，但對改善晶粒度效果不明顯。
三、低溫活化燒結(jié)：降低燒結(jié)活化能，使得燒結(jié)溫度降低，燒結(jié)時(shí)間縮短，燒結(jié)體性能得以提高。降低活化能的主要途徑有：（1）添加第二相使基體材料在第二相中形成固溶體或中間相，促進(jìn)物質(zhì)擴(kuò)散；第二相熔點(diǎn)降低可降低燒結(jié)活化能。（2）細(xì)化原料粉末，如納米級粉末的燒結(jié)活性可大大提高。（3）使粉末體內(nèi)產(chǎn)生大量的位錯(cuò)，空位和較大的晶格畸變，可降低燒結(jié)溫度。
四、微波燒結(jié)：利用微波的特殊頻段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，通過材料的介質(zhì)損耗使材料整體加熱至燒結(jié)溫度，從而實(shí)現(xiàn)材料致密化。微波加熱克服了傳統(tǒng)加熱中被加熱物體表面溫度高，燒結(jié)驅(qū)動力損耗大的缺點(diǎn)，提高了溫度分布均勻性，使材料內(nèi)部熱應(yīng)力減至最小，具有加熱速度快，保溫時(shí)間短，材料晶粒組織細(xì)小均勻，生產(chǎn)周期短，能源利用率高，安全無污染等優(yōu)點(diǎn)，但由于金屬材料對微波的反射率極大，微波燒結(jié)過程電磁能轉(zhuǎn)化成熱能的效率低，有待進(jìn)一步研究。
五、放電等離子燒結(jié)：將金屬粉末等裝在石墨模具內(nèi)，利用模沖和電極在粉末粒子間直接通入脈沖電流和壓制壓力，在電火花放電瞬間產(chǎn)生的高溫場作用下進(jìn)行壓制燒結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)短時(shí)間快速燒結(jié)。在放電等離子燒結(jié)過程中，脈沖電流快速擊穿、破壞包裹粉末表面的氧化物，使顆粒表面得到凈化，促使粉末瞬時(shí)發(fā)生微放電，激發(fā)出等離子活化顆粒，再通電加熱至燒結(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)快速升降溫及短時(shí)保溫，從而使燒結(jié)過程快速跳過表面擴(kuò)散階段，可抑制顆粒的長大，但產(chǎn)品尺寸和形狀受石墨模具的限制。
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