納米級(jí)鎢基復(fù)合粉末的制備及其合金特性研究.pdf

1、本論文對(duì)納米級(jí)W-Ni-Fe復(fù)合粉末的制備及其合金特性等方面進(jìn)行了較系統(tǒng)、較深入的研究。 對(duì)含(W，Ni，F(xiàn)e)鹽溶膠體系的電化學(xué)特征進(jìn)行了深入研究。研究了體系Zeta電位、pH值和所加表面活性劑，對(duì)含(W，Ni，F(xiàn)e)鹽溶膠體系的配制、顆粒分散性和穩(wěn)定性的影響。著重研究了十六烷基三甲基溴化銨、N,N-二甲基甲酰胺和聚乙二醇-1000這三種表面活性劑對(duì)顆粒表面靜電位阻、空間位阻及靜電-空間位阻協(xié)調(diào)作用的影響。首次采用配置溶膠并進(jìn)

2、行噴霧干燥來(lái)制備(W,Ni,Fe)前驅(qū)體復(fù)合氧化物粉末。深入探討了表面活性劑在噴霧干燥過(guò)程中的作用機(jī)制，并提出了顆粒在干燥過(guò)程中所受毛細(xì)管作用力的示意圖模型。 對(duì)所制備的(W,Ni,Fe)復(fù)合氧化物粉末的還原機(jī)理進(jìn)行了大量研究。結(jié)果表明：還原溫度與時(shí)間均對(duì)w-Ni-Fe復(fù)合粉末的特性有顯著的影響，其最佳還原參數(shù)是：溫度700℃、時(shí)間90min，此時(shí)可得到顆粒的平均Fsss粒度小于0.61um、平均BET粒度小于100nm、晶粒尺

3、寸小于30nm、氧含量小于0.23％，且顆粒分散均勻、絕大部分為球形的納米級(jí)W-Ni-Fe復(fù)合粉末。同時(shí)指出顆粒的長(zhǎng)大機(jī)理主要是由還原過(guò)程中化學(xué)氣相遷移所控制，隨還原過(guò)程的進(jìn)行，所生成的水蒸汽逐漸增多，鎢的氧化物與水蒸汽化合成易揮發(fā)的水合物WOx·nH2O(一般認(rèn)為是WO2(OH)2)，而后通過(guò)氣相遷移，沉積在低價(jià)氧化鎢或金屬鎢粉的顆粒表面，導(dǎo)致顆粒長(zhǎng)大，因此，采用兩步還原和添加稀土La、Y來(lái)抑制其長(zhǎng)大。所加稀土以鎢酸鹽La(Ni0.7

4、5W0.25)O3或Y(Ni0.75W0.25)O3的形式附著在鎢顆粒或鎢氧化物顆粒表面，阻止了還原過(guò)程中鎢的氧化物與水蒸汽化合生成易揮發(fā)水合物WO2(OH)2的生成速度，從而減少了其氣相遷移，有效地阻止了粉末顆粒的長(zhǎng)大。當(dāng)稀土元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0-0.8％范圍內(nèi)(占90W-7Ni-3Fe復(fù)合粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，隨著稀土元素含量的增大，還原粉末特性有顯著改善；添加相同含量稀土元素時(shí)，對(duì)粉末特性影響程度的大小順序是Y＞La-Y＞La。

5、 采用DTA儀測(cè)得納米級(jí)90W-Ni-Fe復(fù)合粉末體系中固-液共存的溫度區(qū)間是1341.2℃-1365.8℃，比傳統(tǒng)粉末的溫度區(qū)間降低了70-90℃。研究了燒結(jié)溫度、時(shí)間對(duì)納米粉90W-Ni-Fe合金燒結(jié)特性的影響，在此基礎(chǔ)上建立了該合金的低溫?zé)Y(jié)制度。 深入研究了稀土元素對(duì)納米粉90W-Ni-Fe合金性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響，建立了合金中鎢顆粒的三層微觀結(jié)構(gòu)模型圖，并據(jù)此較好地解釋了稀土元素與合金性能和顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

6、稀土元素La對(duì)鎢晶粒長(zhǎng)大的抑制及合金性能的改善作用不太明顯。添加稀土元素Y后，試樣絕大部分為鎢晶粒的穿晶解理斷裂和粘結(jié)相的延性撕裂，并對(duì)W晶粒起到了有效地細(xì)化作用，當(dāng)添加量為0.4％時(shí)，鎢晶粒從原來(lái)的20-25μm降至12um左右，并減少了液相燒結(jié)過(guò)程中合金出現(xiàn)內(nèi)部孔洞和表面氣泡的機(jī)會(huì)，使合金的性能有顯著的提高，此時(shí)合金的相對(duì)密度、抗拉強(qiáng)度、延伸率分別為99.6％，1027.5MPa和18.6％；當(dāng)添加量為0.6％時(shí)，合金的相對(duì)密度、抗

7、拉強(qiáng)度、延伸率分別為99.3％，1100MPa和16.3％，比傳統(tǒng)90W-Ni-Fe合金的性能提高了25-30％。稀土元素Y對(duì)鎢顆粒的形貌也有影響，它使鎢晶粒由原來(lái)的球形變成近球形(添加0.4％時(shí))，甚至多面體形狀(添加0.8％時(shí))。添加相同含量稀土元素時(shí)，對(duì)提高合金性能的作用大小依次為：Y＞La-Y＞La。 添加稀土元素后，使得W在粘結(jié)相中的擴(kuò)散速度及溶解度有所下降，溶解度由原來(lái)的58.65wt％降至29.86wt％(添加0.