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SPS制備超細(xì)晶鉬合金

時(shí)間:2021-02-07點(diǎn)擊次數(shù):3827

    鉬及鉬合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,低的膨脹系數(shù)和高的導(dǎo)電導(dǎo)熱系數(shù),是非常具有應(yīng)用前景的難熔金屬材料,在宇航、電子和核能等眾多工業(yè)領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用。有相關(guān)學(xué)者圍繞改善鉬合金的力學(xué)性能做了大量的研究工作,雖然合金的強(qiáng)度和硬度有大幅的提升,但是此時(shí)合金的韌性往往會(huì)出現(xiàn)下降,為了兩者兼顧,細(xì)化晶粒就是較好的解決方案之一。近些年發(fā)展起來的 SPS 燒結(jié)法利用的是脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產(chǎn)生瞬時(shí)高溫場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)均勻燒結(jié)的過程,具有升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、組織均勻、致密度高等可控的鮮明特點(diǎn),被認(rèn)為是細(xì)化晶粒,改善傳統(tǒng)材料性能的有效途徑。SPS對(duì)粉末顆粒表面具有活化作用和快速固結(jié)等特點(diǎn),在制備細(xì)晶、超細(xì)晶甚至納米晶材料呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

1.燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)坯致密度的影響

    SPS燒結(jié)鉬鑭合金的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的增加,會(huì)使燒結(jié)坯的密度快速增加,但是達(dá)到大值后便不會(huì)再增加,甚至?xí)捎跉怏w和雜質(zhì)受熱膨脹導(dǎo)致致密度下降。如圖1所示為不同燒結(jié)溫度制備的鉬鑭合金的SEM圖。

 

1.不同燒結(jié)溫度制備的鉬鑭合金SEM

    從圖中可以明顯看到,燒結(jié)溫度為1500時(shí),平均晶粒大小為3.34um,此時(shí)致密度較低,晶粒之間存在明顯的空隙,燒結(jié)效果并不理想;當(dāng)燒結(jié)溫度為1600時(shí),晶粒大小為3.74um,可以看出合金的晶粒大小并沒有明顯長大,但是致密性卻有明顯的改善;當(dāng)燒結(jié)溫度為1700、1800時(shí),晶粒明顯長大,約9.5um。

2.保溫時(shí)間對(duì)鉬鑭合金燒結(jié)坯晶粒度的影響

    在1600燒結(jié)溫度下保溫不同時(shí)間發(fā)現(xiàn),隨著保溫時(shí)間的增加,燒結(jié)坯的晶粒先變化并不大,直到轉(zhuǎn)換為冶金結(jié)合后,晶粒將長大明顯。而燒結(jié)坯的顯微硬度開始隨著機(jī)械結(jié)合變?yōu)橐苯鸾Y(jié)合而顯著增大,后來因?yàn)榫Я5拈L大而有所下降。如圖2所示為鉬鑭合金在同一燒結(jié)溫度下保溫不同時(shí)間的SEM圖。

2.不同保溫時(shí)間制備的鉬鑭合金SEM

    從上圖(a)可以看出,保溫時(shí)間較短時(shí),粉末坯存在明顯的燒結(jié)頸,隨著保溫時(shí)間的增加,燒結(jié)頸消失,孔隙閉合,致密度有明顯增加,并且此時(shí)晶粒尺寸沒有明顯長大,如圖(b),之后再進(jìn)行保溫,可以看出晶粒明顯長大如圖(c)。

3.SPS燒結(jié)和氫氣燒結(jié)鉬鑭合金的力學(xué)性能

    通過對(duì)SPS燒結(jié)(溫度1600、保溫7min)及氫氣保護(hù)燒結(jié)(1800,保溫6h)合金進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度測(cè)試,發(fā)現(xiàn)采用SPS燒結(jié)的鉬鑭合金抗拉強(qiáng)度以及抗壓強(qiáng)度分別提升765MPa、2307MPa。對(duì)兩種試樣的斷口分析發(fā)現(xiàn)SPS燒結(jié)的合金晶粒大小更加均勻細(xì)小。

3.不同工藝的拉伸斷口形貌

    從以上實(shí)驗(yàn)可以看出,相比于傳統(tǒng)氣氛燒結(jié),SPS能夠很好的燒結(jié)細(xì)晶粒合金,在燒結(jié)的過程中,避免晶粒長大,這是其他工藝所不具備的,并且,SPS燒結(jié)得到的燒結(jié)坯致密性更好,力學(xué)性能更*,能為新材料的制備有提供更廣闊的應(yīng)用前景。

上海皓越研發(fā)生產(chǎn)的SPS設(shè)備

    皓越科技是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售電爐為一體的先進(jìn)型技術(shù)企業(yè)。公司一直專注于半導(dǎo)體材料、碳材料、先進(jìn)陶瓷與復(fù)合材料和鋰電材料四大領(lǐng)域,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技術(shù),竭誠服務(wù)于客戶,提供完善的一體化產(chǎn)業(yè)解決方案。

 

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