Al2O3摻雜鎢合金制備、組織與性能研究.pdf

1、鎢和鎢合金有著優(yōu)異的性能：高熔點（所有金屬中最高的）高熱震抗性和低熱膨脹系數，因此在各種高溫結構應用中都有著出色表現。目前國內外鎢工作者制備出的納米結構超細晶粒（UF G）鎢材料展示了更高的性能，包括較低的脆性和較高的韌性。此外，和傳統(tǒng)材料相比， UF G鎢合金有著更好的高溫性能以及低溫延展性。追求更高性能的同時對鎢合金的制備也提出了新的挑戰(zhàn)。
　　本文采用硝酸鋁(Al(NO3)3?9H2O和尿素(CO(NH2)2)、偏鎢酸銨(A

2、MT，(NH4)6H2W12O40?xH2O)和硝酸(HNO3)，在制粉過程中，采用了三種制備工藝，然后經過煅燒、還原制備氧化鋁摻雜鎢合金，然后借助 SEM、HRTEM、DTA/TG及 XRD等手段對復合粉體的物相、形貌和微觀結構進行了表征。結果表明，與純鎢相比，溶膠凝膠、共沸蒸餾和水熱合成三種方法制得的粉末顆粒度均有所降低，可達納米級，其中 Al2O3的存在阻礙了 W原子的沉積，起到了細化顆粒的作用。三種粉末經過相同條件煅燒（550℃

3、，4 h，隨爐冷卻），均產生了單斜相和六方相的WO3，之后經過相同條件一段還原（600℃，2h），均生成了低價態(tài)的WO2和不飽和價態(tài)的WO3-x鎢氧化物，雖然凝膠法制得的粉末粒度最小，但是在后續(xù)試驗中并沒有觀察到有含鋁相的分布，并且凝膠法工藝復雜，過程不可控制，然而水熱法制得產物粒度適中，分散均勻，而且過程有規(guī)律，選擇水熱合成法繼續(xù)深入研究。
　　然后在原實驗基礎上對水熱法進行了優(yōu)化，并對前驅體粉末的每一步工藝流程都進行了詳細研究

4、，分析其物相變化以及形貌。并根據實驗結果推測晶體成長過程，建立相關模型分析討論。同時著重研究了反應物硝酸的濃度對 W-Al2O3合金前驅粉末的影響，設置硝酸濃度分別為1mol/L、5mol/L和14mol/L。并根據實驗結果推測晶體成長過程，建立相關模型分析討論。
　　在 Al2O3摻雜鎢合金致密化及力學性能研究中，分別采用冷壓-氫氣燒結和SPS燒結兩種工藝對前驅粉體進行燒結。結果表明，在冷壓-氫氣燒結后，1wt％Al2O3摻雜鎢

5、合金樣品在2300℃下達到最高致密度，2wt%Al2O3摻雜鎢合金樣品在2250℃下達到最高硬度，1wt%Al2O3摻雜鎢合金樣品在2250℃下達到最高壓縮強度；在SPS燒結后，2wt%Al2O3摻雜鎢合金樣品在1800℃下達到最高致密度，同時有著最高硬度；1wt%Al2O3摻雜鎢合金樣品在1800℃下達到最高壓縮強度。SP S得到的樣本平整，第二相分布均勻，沒有組織偏析現象，形變量更小，有著更高韌性，并且 SPS燒結速度快，能耗少，效