新型W-Cu功能材料的制備及其性能研究.pdf

1、W-Cu復(fù)合材料綜合了W、Cu的性能，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、較高的力學(xué)強度和耐腐蝕性能等，在電工電子、軍工及能源領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代高科技的發(fā)展，對W-Cu材料的組織性能提出了更高的要求，在某些應(yīng)用場合下還需要具有特殊結(jié)構(gòu)的W-Cu材料。因此近些年來，探索超細晶、全致密、高性能W-Cu材料及特殊結(jié)構(gòu)W-Cu材料的制備，并開展其應(yīng)用評價，成為W-Cu材料領(lǐng)域的研究熱點。本文以獲得具有梯度結(jié)構(gòu)的W-Cu材料為重點，探索通過常規(guī)的粉

2、末壓制方法和軋膜成形方法制備該類材料，還考察了氧化物Sc2O3的添加對W-Cu材料組織性能的影響。論文為新型W-Cu功能材料的開發(fā)進行了初步的探索。
　　論文首先以W粉和Cu粉為原料，通過機械混合獲得不同組成的W-Cu混合粉(銅含量分別為15wt％，35wt％，55wt％)，隨后通過逐層鋪粉，共壓得到了W(Cu)含量呈層狀分布的生坯，之后在H2氣氛中燒結(jié)，獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實驗結(jié)果表明，上述層狀生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)所得

3、燒結(jié)體中，W(Cu)含量仍呈層狀分布，且層與層之間界面結(jié)合良好。燒結(jié)體的相對密度可達95％以上，熱導(dǎo)率達142W/(m·K)，維氏硬度達到249-308HV，抗彎強度達到514-669MPa。
　　本文為了獲得大面積的W-Cu梯度材料，以W粉和Cu粉為原料，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為粘結(jié)劑，通過有機基軋膜工藝制備出了三種不同組成(銅含量分別為25wt％，50wt％，75wt％)的W-Cu生坯，再通過疊層共軋，得到了W(Cu)含量呈

4、層狀分布的復(fù)合生坯，之后在H2氣氛中燒結(jié)，最終獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實驗結(jié)果表明，通過單層軋制，疊層共軋共燒，可以制備出形狀尺寸可控，組織性能良好的層狀梯度W-Cu復(fù)合材料。軋膜過程中粘結(jié)劑的用量對W-Cu層狀梯度材料的致密度和性能有著明顯的影響。當粘結(jié)劑用量為6％時，軋膜坯有較好的成形性，且成形坯的孔隙率較低。所得多層復(fù)合生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)后相對密度達93％以上。熱導(dǎo)率為148 W/(m·K)，維氏硬度達到294-345HV

5、，抗彎強度達到574.8-725.6MPa。
　　為了改善W-Cu材料的組織和性能，以(NH4)6H2W12O40、Cu(NO3)2·3H2O和Sc2O3等為原料，采用凝膠-共還原法制備了不同量Sc2O3(0-0.7wt.％)摻雜的W-Cu復(fù)合粉體。所得粉體經(jīng)模壓成形，所得生坯在1250℃于H2氣氛中燒結(jié)，得到Sc2O3/W-20Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。所得燒結(jié)體的相對密度高于97％，晶粒尺寸小于1μm，顯微組織中W-Cu分布均勻，材