超細(xì)晶W-Cu復(fù)合材料的制備及稀土摻雜改性的研究.pdf

1、W-Cu復(fù)合材料結(jié)合了W和Cu各自優(yōu)異的性能，具有高電導(dǎo)、熱導(dǎo)，低熱膨脹系數(shù)，良好的耐熱性和抗電弧侵蝕能力，被廣泛用作電觸頭、電子封裝、熱沉材料、電極材料等?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展，對W-Cu材料的組織性能也提出新的和更高的要求。W和Cu的熔點(diǎn)密度等相差較大且互不相溶，其粉末冶金制造工藝有較高的要求。通過常規(guī)粉末冶金工藝制備的W-Cu復(fù)合材料的性能仍存在一定的不足。近些年來，通過制備組織均勻的超細(xì)（納米）晶W-Cu材料，或通過添加稀土氧化物

2、等在改善W-Cu材料的組織和性能上取得了較好的效果，也成為當(dāng)前W-Cu材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本文嘗試采用EDTA-檸檬酸法制備出超細(xì)W-Cu復(fù)合粉體，進(jìn)而制得了超細(xì)晶W-Cu材料;此外還考察了稀土氧化物Y2O3和Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)的添加對W-Cu材料組織、密度以及室溫和高溫力學(xué)性能等的影響，由此探索了制備高性能W-Cu材料的新途徑。
　　以偏鎢酸銨、硝酸銅、硝酸釔、硝酸鈰、硝酸釤等為主要原料，采用EDTA-檸

3、檬酸法制得前驅(qū)體，經(jīng)600℃煅燒、700～800℃還原分別獲得了摻雜不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0～0.8％) Y2O3和SDC的W-20Cu復(fù)合粉體。通過X射線衍射分析和掃描電鏡等對前驅(qū)體煅燒產(chǎn)物以及還原后粉體的物相組成、形貌和粒度進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過EDTA-檸檬酸可以制備出粒度在100～200nm之間、均勻分散的W-20Cu復(fù)合粉體;稀土氧化物(Y2O3、SDC)對W-Cu粉體的還原和長大具有抑制作用，微量的添加雖然提高了粉體的還原溫

4、度，但可降低粉體的粒度，改善粉體的均勻性。
　　所得粉體經(jīng)模壓成形并于1150～1300℃燒結(jié)90～120min，制得了含稀土氧化物(Y2O3、SDC)的W-Cu復(fù)合材料。通過掃描電鏡觀察了燒結(jié)體的微觀組織，并對其密度、室溫及高溫物理、力學(xué)性能進(jìn)行了測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得W-20Cu粉體燒結(jié)活性較高，其成形壓坯經(jīng)1200℃燒結(jié)后相對密度可達(dá)98％，晶粒小于1μm，具有良好的綜合性能。其室溫抗彎強(qiáng)度和維氏硬度分別為940MPa和2

5、76HV，電導(dǎo)率高于41％IACS。其室溫至600℃范圍內(nèi)的抗拉強(qiáng)度為383～125MPa，熱導(dǎo)率為297～155W·m-1·K-1，熱膨脹系數(shù)為7.65～9.58×10-6K-1。此外，適量稀土氧化物(Y2O3、SDC)的添加對W-Cu復(fù)合材料的燒結(jié)性能和物理性能影響不甚明顯，但可細(xì)化晶粒，提高材料力學(xué)性能。添加Y2O3的Y2O3/W-20Cu材料的室溫抗彎強(qiáng)度和維氏硬度可達(dá)1040MPa和312HV，室溫和600℃時(shí)抗拉強(qiáng)度可達(dá)42