國(guó)內(nèi)鎢及鎢合金(jīn φ)的(de)研發及應用(yòng)現(xi♦àn)狀
作(zuò)者:金(jīn)炳金(jīn)屬λ ©材料 時(shí)間(jiān): 浏覽量:402
資訊簡介:
目前,世界難熔材料的(de)研究已由傳統的(de)高(g× āo)純、超細、均勻演變為(wèi)納米、複合設計(jì)和(hé)集成制★£πε(zhì)造。通(tōng)過這(zhè)些(xi∏∏>ē)優秀技(jì)術(shù),難熔鎢合金(jīn)材料不(bù)但(dδàn)可(kě)以保留自(zì)身(shēn)諸如(•€♥☆rú)高(gāo)熔點、耐腐蝕等優良性能(≤ε€↕néng),而且可(kě)大(dà)幅度提'ε高(gāo)綜合力學性能(néng)。目前,難熔金(jīn)屬的(♣¥↑de)研究與應用(yòng)相(xiàng)對(duì)其✔它金(jīn)屬材料還(hái)有(yǒu)一(>÷δyī)定距離(lí),因此..
目前,世界難熔材料的(de)研究已由傳統的(de)&₹γquot;高(gāo)純、超細、均勻&quo ♣t;演變為(wèi)"納米、複合設計(jì)和(hé)φ<集成制(zhì)造"。通(tōng)過這(zh±≈è)些(xiē)優秀技(jì)術(shù),難熔鎢≤λ合金(jīn)材料不(bù)但(dàn)可(kě)以保留自(zì)身(shē↕ ☆×n)諸如(rú)高(gāo)熔點、耐腐蝕等優良性能(néng),而且÷δ"&可(kě)大(dà)幅度提高(gāo)綜合力學δ☆性能(néng)。目前,難熔金(jīn)屬的(de)∞γ&研究與應用(yòng)相(xiàng)對(duì)其它金(jīn)屬λ×材料還(hái)有(yǒu)一(yī)定距離(lí),因此,通(tōngσ☆)過技(jì)術(shù)改造根據不(bù)€ ₹↓同應用(yòng)領域對(duì)材料性能(néng≈ ↕≥)的(de)要(yào)求,對(duì)各種鎢合¥ε金(jīn)材料的(de)加工(gōng÷↔)工(gōng)藝進行(xíng)進一(yī)步的(d↑∏e)優化(huà)和(hé)改進是(shì)當前研究的(de)重點。& λ✘λnbsp;
鎢及鎢合金(jīn)具有(yǒu)高(gāo)密€♦γε度、高(gāo)強度、低(dī)熱(rè)膨脹系數(shù)、抗腐蝕性± Ω和(hé)良好(hǎo)的(de)機(jī)械加工(gō ε∞σng)等綜合性能(néng)已在航空(k∞φ¶ōng)航天、軍事(shì)裝備、電(diàn)子(zǐ)、化™γ×←(huà)工(gōng)等許多(duō)領域中得(de)λα®到(dào)了(le)廣泛應用(yòng)。
其主要(yào)的(de)應用(yòngφ£<)範圍包括:(1)用(yòng)于切削、焊接和(& ™hé)噴塗方面的(de)碳化(huà)物(wù),如β∏(rú)碳化(huà)鎢。(2)用(yò♥✔¥ng)于電(diàn)子(zǐ)工(gōng)業(yè)中大β (dà)量的(de)燈絲和(hé)電(diàn)子(z&€¶<ǐ)管的(de)陰極,高(gāo)溫電(diàn)阻爐的(de)加熱(rè§$$)元件(jiàn),如(rú)目前研究較多(duō)的(deβ÷♦)耐震鎢絲、複合稀土(tǔ)鎢電(diàn)極等σ★。(3)用(yòng)于高(gāo)溫領域,以至軍事(s☆&Ω∏hì)上(shàng)制(zhì)作(zuò)的(de)穿甲彈、藥型罩★¥∑等。
提高(gāo)鎢及鎢合金(jīn)材料塑性、降低(≠≈dī)其塑-脆轉變溫度進一(yī)步改善¥♦¥↔其高(gāo)溫熱(rè)強性能(néng)一₽"↔♣(yī)直是(shì)鎢合金(jīn)領域內(nèi)一(y§≤≠πī)個(gè)持久的(de)研究熱(rè)點。因此,鎢研究與開(kāi)♠♦÷∑發的(de)主要(yào)內(nèi)容是(shì∞λδ)材料的(de)塑-脆轉變行(xíng)為¶ ♣(wèi)、高(gāo)溫強度特性、焊接和(hé)複合化(huà)、制(zhì↔φ)取工(gōng)藝的(de)較佳化(huà)。圍繞這(zhè≤>←π)些(xiē)內(nèi)容所進行(xíng)的(de)技(jì)術(shù"< >)研究和(hé)開(kāi)發有(yǒu):淨化(huà)、細化(h¥λuà)、強韌化(huà)和(hé)複合化(huà)。 ±ε;
我國(guó)£™鎢的(de)淨化(huà)大(dà)都(dōu)從(≤β≥cóng)氧化(huà)物(wù)純化(huà)開(kāi)始,通(tōngφ↓ ')過溶劑萃取、離(lí)子(zǐ)交換和(hé₩↔↔±)多(duō)次再結晶工(gōng)藝,提高(gā∏α€o)APT的(de)化(huà)學純度,目前能(néng)×₹☆Ω生(shēng)産純度大(dà)于99.95%和(hé)雜(zá)質總含量∞↑小(xiǎo)于100mg/kg的(de)AP¥₩©T,鎢粉純度大(dà)于99.99%。
細化(huà)研 ©✔究方面,研究較多(duō)的(de)是(shì)納↕↑ε米鎢粉和(hé)納米晶鎢基合金(jīn)複合γ←粉末,其制(zhì)備方法有(yǒu)機(jī)械合金(jīn)化(h&♦αuà)、噴霧幹燥法、溶膠-凝膠法、冷(lěng)凝&♥-幹燥法、氣相(xiàng)沉積法、反應噴射法、真空(kōng)等離(lí)子α×<(zǐ)體(tǐ)噴射沉積法、機(jī)械-熱(rè)化(huà)學合成法等,$常用(yòng)的(de)方法為(wèi)前三種,主× ≈ 要(yào)應用(yòng)在高(gāo)密度鎢合金(jīn)σα、鎢基複合材料(如(rú):W-Cu)、硬ππ<£質合金(jīn)等方面。
對(duì)于鎢複合化↕σ£(huà)的(de)研究主要(yào)有( ≥•yǒu)結構複合、強化(huà)機(jī)制(zhì)複合和(hé)組織↕≈×複合(梯度複合),目前研究較多(duō)的(de)主要(yào)是(shì♦¶∞☆)用(yòng)作(zuò)電(diàn)極、觸點材料、半導體(tǐ)•××部件(jiàn)的(de)W-Cu複合材料。該材料的(de)成型方法•δ✘₽主要(yào)是(shì)等靜(jìng)壓成型(CIP),新改✘♥∑進的(de)工(gōng)藝方法有(yǒu):(1)纖維強化£φ (huà)法;(2)特定結構法;(3)電(diàn)弧熔煉法;(4)↕ <金(jīn)屬注射成型法;(5)快(kuài)速定向凝固法。 ☆Ωσ;
耐震鎢絲的(de)特性與發展趨勢
根據國(guó)外(wài)資料和(♣≤₹hé)國(guó)內(nèi)應用(yòng)研究的(de)結果表明(mín≠'λg),所有(yǒu)耐震鎢絲均以摻雜(zá)鎢為(♣ ←wèi)基礎,再添加微(wēi)量的(de)Co或少(sh×→ǎo)量的(de)Re等元素,以獲得(de)更好(hǎo)的(de)高↔"♥≈(gāo)溫延性,增強鎢絲的(de)耐震性能(n♣ éng)。因此,研制(zhì)耐震鎢絲必須首先重點圍繞摻雜(zá)這(zh≥σè)一(yī)主題進行(xíng)系統的(de)較優化(huà)控制(zhì&"™),實現(xiàn)同步增強鎢絲高(gāo)溫強度、抗蠕變¥•能(néng)力和(hé)高(gāo)溫再結晶後常溫強度的(de)目标,從(cóng)而獲得(de)具有(yǒu)較好(hǎo)耐震性能(néng)¶↑的(de)鎢絲;另一(yī)方面在優質摻雜(zá)鎢絲的'®(de)基礎上(shàng)複合添加具有(yǒu)固溶強化(huà)效應的♥&¶(de)钴或铼,以提高(gāo)其再結晶後的(de)室溫延性 σ✘。
納米鎢合金(jīn)材料的(de)研究與應用(y •òng)
納米鎢合金(jīn)制¶δ(zhì)備方法有(yǒu)機(jī)械合金(jīn)§✔ 化(huà)、噴霧幹燥法、溶膠-凝膠法、幹燥法、氣相(xiàng)沉積法、反應ε©→噴射法、真空(kōng)等離(lí)子(zǐ)體(tǐ)噴×β"&射沉積法、機(jī)械-熱(rè)化(h♥♠uà)學合成法等,常用(yòng)的(de)方法為(wèi)前三£<種,主要(yào)應用(yòng)在高(gāo)密度鎢合金(jīn)、鎢基™∏♦複合材料(如(rú):W-Cu)、硬質合金(jīn)等方面。&nb©>€sp;
等離(lí)子(zǐ)體(t®εǐ)活化(huà)燒結工(gōng)藝采用(y→™ ₽òng)納米粉末可(kě)以使燒結溫度降低(dī)約2₽••00K以上(shàng)。晶粒尺寸為(wèi)280nm¥ 的(de)鎢粉經燒結緻密後可(kě)以得(d§®e)到(dào)1μm以下(xià)的(de)晶粒。目前,正在研究熱(rè)壓φ&ε₽、氣壓和(hé)熱(rè)等靜(jìng)壓燒結π™♥,在進一(yī)步控制(zhì)晶粒長(cháng)大(dà)方面♠λ>起到(dào)了(le)較好(hǎo)的¶→≈♠(de)效果。
國(guó)內(nèi)外(w γφài)學者從(cóng)納米鎢合金(jīn)粉末¶™的(de)制(zhì)備到(dào)燒結技(jì)術(shù)等方面的(d✘φβe)研究都(dōu)已做(zuò)了(le)一(yī)些(xiē)較深入的(d∑e)研究工(gōng)作(zuò)。尤其在國(guó)內×≠★(nèi),對(duì)納米粉末制(zhì)備過程中的(de)© 機(jī)理(lǐ)、納米粉末的(de)物(wù)理(lǐ)化(huà)學特性÷☆™、納米粉末的(de)近(jìn)淨形成形、納米粉末的(de)燒結§<↓♥到(dào)納米鎢合金(jīn)粉末在燒結過程中的(de)晶粒長(cháng₽∏π)大(dà)控制(zhì)等方面都(dōu)做(zuò§•)了(le)較詳細的(de)研究工(gōng)♠↓作(zuò),并取得(de)了(le)一(yī)些(xiē)突破性進展。&λ•nbsp;
鎢基複合材料的(d↓e)研究現(xiàn)狀
當前,主要(yào)是(shì)采用(yòng)第二✔相(xiàng)彌散強化(huà)的(de)鎢基複合材料,國(£∏₹♥guó)外(wài)的(de)研究表明(m↔≤™<íng)第二相(xiàng)的(de)質量分(fēn)數(shù)往往是(sλ✘≥hì)小(xiǎo)于10%。近(jìn)年(nián)來(lái)我國←¥γ÷(guó)為(wèi)适應航天工(gōng)業(yè•™☆¶)發展和(hé)高(gāo)溫材料測試的(de)要(yàΩo)求,需要(yào)在800~2000℃高(gāo)溫下(xià £)使用(yòng)高(gāo)強度模具及夾具材料,π≈為(wèi)此研究和(hé)發展了(le)高"↑ (gāo)體(tǐ)積分(fēn)數(shù)(10%、2™↕₩∏0%、30%、40%)以TiC和(hé)ZrC第二 ★相(xiàng)顆粒強化(huà)的(de)新型鎢π♣♠基超高(gāo)溫複合材料。由于碳化(huà)物(wù)顆粒★•熔點高(gāo)和(hé)密度小(xiǎo)(如(rú)ZrC的≤↓(de)熔點為(wèi)3530℃,密度僅6.≥★74g/cm3),大(dà)量碳化(huà♥₽)物(wù)顆粒的(de)加入使鎢基複合材料密度減小(xiǎo),✔↑§這(zhè)對(duì)航天部件(jiàσ<÷n)非常有(yǒu)利。
我國(guó)自(zì)行↕≈(xíng)開(kāi)發的(de)TiCp/W和(hé)zrC/W複合→↔§材料的(de)較大(dà)室溫抗彎強度和(hé)斷裂韌度分<♥™(fēn)别達到(dào)889MPa、10.5MPa·M1/2和(hé)8Ω↕ ♦43MPa、10.1MPa·M1/2。這(zhè∏&☆)兩類鎢基複合材料都(dōu)具有(yǒu)優異的(÷£©★de)高(gāo)溫力學性能(néng),其高(gāo)溫抗彎×$©$強度随溫度的(de)升高(gāo)不(b≤→ù)但(dàn)不(bù)降低(dī)反而增大(d ♥à),克服了(le)一(yī)般難熔鎢基合金(jīn)的(de)強度随溫度<©>升高(gāo)而明(míng)顯降低(dī)的(de)缺點,在1000℃以下(φ÷φxià)抗彎強度達到(dào)室溫時(shí)的(de)7.5倍。&nb↕∑≈sp;
鎢銅複合材料鎢銅基"∞粉末冶金(jīn)複合材料是(shì)由≤σ高(gāo)熔點、高(gāo)硬度的(de)鎢和(hé)高(gāo)導電(φ←↔diàn)、導熱(rè)率的(de)銅所構成的(de) £>'假合金(jīn)。因其具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)耐電(£$™€diàn)弧侵蝕性、抗熔焊性和(hé)高(gāo)強度、高(gāo)→÷∏硬度等優點,目前被廣泛地(dì)用(yòng)作(zuò)電(d∑δ≠iàn)觸頭材料,電(diàn)阻焊、電(diàn)火(huǒ)花(huā)加↔♠工(gōng)和(hé)等離(lí)子(zǐ)電(diàn)極材料 ,電(diàn)熱(rè)合金(jīn)和(hé)高(gāo)密度♥¶合金(jīn),特殊用(yòng)途的(d←™↑≈e)軍工(gōng)材料(如(rú)火(huǒ)箭噴嘴、飛(fēi)機(λ♦jī)喉襯),以及計(jì)算(suàn)機(jī)中央處理(lǐ)系統、大φ(dà)規模集成電(diàn)路(lù)的(de)引線框架,固态微(wēi)γ₹波管等電(diàn)子(zǐ)器(qì)✘♠<α件(jiàn)的(de)熱(rè)沉基片。∞∑™其成型方法主要(yào)是(shì)等靜(jìng)壓成型(CI¥∏P),新改進的(de)工(gōng)藝方法有(yǒ✔÷♦♣u):①纖維強化(huà)法;②特定結構法;③電(diàn)弧熔煉法↕&±;5金(jīn)屬注射成型法;⑤快(kuài)速定向凝固法。&nb Ω♥♠sp;
具有(yǒu)特殊微(wēi)結構的(de)W-C ♥u複合材料
1、納米結構鎢銅複合材料納米結'±構鎢銅複合材料具有(yǒu)接近(jìn)完全緻密的(de)相(x☆✘αiàng)對(duì)密度,能(néng)滿足材料高(gāo)≠π強度、高(gāo)氣密性的(de)要(yào)求;MIM近(jìn)• 成形技(jì)術(shù)的(de)采用(yòng)則使納米結構鎢銅複合材料×←$不(bù)僅組織結構均勻、緻密度高(gāo)且易于獲取高(gāo)精α 度、淨成形的(de)複雜(zá)産品。目前,單純金(j"γīn)屬鎢和(hé)銅的(de)超細、彌散混合粉制×✔(zhì)造難度大(dà),但(dàn)化(huà)學合成<↔法如(rú)金(jīn)屬氧化(huà)粉末共還(h♣ <ái)原法、化(huà)學蒸發凝聚法、化(huà)學機 €(jī)械法等卻極易制(zhì)得(de)超細、彌散、均勻、高(g&<āo)純的(de)複合粉,進而獲取納米晶鎢銅複合材料。
2、梯度結構鎢銅複合≠♣材料用(yòng)分(fēn)層裝粉法,裝入小(xiǎo)粒度的(d↑↔≈e)粉末,經冷(lěng)壓、燒結、電(diàn)蝕後÷•δ獲得(de)具有(yǒu)梯度孔隙率的(de)鎢坯σ✔•,随後熔滲銅可(kě)制(zhì)得(de)具有(β≠¥yǒu)組成連續變化(huà)的(de)鎢銅梯度材料♥≈。此外(wài),采用(yòng)等離(lí)子(zǐ)噴塗也(yě)可(k"α≠ě)制(zhì)備各種組分(fēn)的(de)鎢銅梯度功能(néng)材料。₩≈∑采用(yòng)粉末冶金(jīn)方法先制(zhì)取兩種成↔"分(fēn)完全不(bù)同的(de)鎢銅坯體(tǐ),把含銅∞ ±★量較高(gāo)、熱(rè)導率較大(dà)的(de)坯體(tǐ)嵌入 φδ₩到(dào)含量較少(shǎo)的(de)另一(yī)坯§↓₩體(tǐ)中,可(kě)獲得(de)低(dī)膨脹系數(shδδù)和(hé)高(gāo)導熱(rè)性良好εαφ(hǎo)匹配的(de)梯度功能(néng)材料。在此基礎上(shàng)發€明(míng)了(le)一(yī)種新型鎢銅(钼銅)梯度結構功能δ↓(néng)材料,該種梯度結構材料由以W-Cu(Mo-Cu)為(wèi)主的δ™≥(de)金(jīn)屬部分(fēn)和(hé)以AlN-Al為★"(wèi)主的(de)陶瓷部分(fēn)構成,這©÷γ (zhè)兩部分(fēn)的(de)良好(hǎo)結合使其具有(yǒu)♥✘優異的(de)綜合性能(néng),特别是(shì)其高(gāo)導熱(rè÷)率、低(dī)膨脹系數(shù)能(néng)滿足大(dà)功率器(∏♥↓qì)件(jiàn)對(duì)散熱(rè)裝置的(de)使•≤↓λ用(yòng)要(yào)求。
在藥型罩中的(de)研究 &∞↑;
藥型罩具有(yσ←ǒu)破碎性好(hǎo)、侵蝕力強、滲透率高(gāo)✘≈等特點,從(cóng)而要(yào)求藥型罩¥φ¥±材料密度高(gāo)、延展性好(hǎo),以便使射流在→♣→≠侵蝕之前能(néng)充分(fēn)拉長(cháng)而<±不(bù)斷裂。鎢由于具有(yǒu)高(gāo)熔點(3>β☆★400℃)、高(gāo)密度(19.3g/cm3)、聲速(4.03km/s)、×±良好(hǎo)的(de)延展性等特點,成★ λδ為(wèi)很(hěn)有(yǒu)應用≤¶π±(yòng)前景的(de)新型藥型罩材料。&nbs☆↓p;