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振荡压力烧结技术制备高性能碳化硅陶瓷

中国陶瓷 2022年第3期58卷 34-38页

作者：徐广平何江荣刘鹏程茆忠军宋一华谢志鹏江苏中磊节能科技发展有限公司盐城224299 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

研究以α-SiC为原料,添加B_(4)C为固相烧结助剂,采用振荡压力烧结(OPS)技术制备了高密度、高性能碳化硅陶瓷。探究了温度对碳化硅陶瓷致密化过程、力学性能及显微结构的影响,同时与热压烧结(HP)、常压烧结(PS)所制备的碳化硅陶瓷进行对... 详细信息

研究以α-SiC为原料,添加B_(4)C为固相烧结助剂,采用振荡压力烧结(OPS)技术制备了高密度、高性能碳化硅陶瓷。探究了温度对碳化硅陶瓷致密化过程、力学性能及显微结构的影响,同时与热压烧结(HP)、常压烧结(PS)所制备的碳化硅陶瓷进行对比,讨论了振荡压力在烧结过程中作用机理。结果表明:随温度的升高,OPS制备SiC陶瓷的性能具有相同的增加趋势。烧结温度为1900℃时,SiC陶瓷达到97.2%的致密度,其抗弯强度为551 MPa、维氏硬度为21.3 GPa、断裂韧性为4.1 MPa·m^(1/2)。OPS烧结SiC各项性能均优于HP、PS烧结,这可归因于振荡压力为粉体烧结提供了更大的烧结驱动力,并在烧结后期抑制了晶界迁移机制,在加快致密化的同时促进了晶粒细化。

关键词：碳化硅振荡压力烧结致密度抗弯强度

振荡压力烧结制备碳化硅基陶瓷材料及其力学与摩擦学性能研究

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振荡压力烧结制备碳化硅基陶瓷材料及其力学与摩擦学性能研究

作者：杨一凡武汉科技大学

学位级别：硕士

SiC陶瓷具有优异的高硬度、高强度、低密度等性能,广泛应用于滑动轴承、机械密封圈、汽车水泵圈等耐磨领域。然而,作为一种共价键结合的结构材料,SiC陶瓷难以烧结致密及高脆性缩短了其服役寿命。以往的研究工作多采用恒定压力烧结和引... 详细信息

SiC陶瓷具有优异的高硬度、高强度、低密度等性能,广泛应用于滑动轴承、机械密封圈、汽车水泵圈等耐磨领域。然而,作为一种共价键结合的结构材料,SiC陶瓷难以烧结致密及高脆性缩短了其服役寿命。以往的研究工作多采用恒定压力烧结和引入第二相来促进材料致密化和强韧化,但仍存在难以完全致密烧结和协同增强增韧SiC基陶瓷的问题。同时,SiC陶瓷在服役过程的摩擦磨损严重,对于如何调控SiC基陶瓷耐磨性的影响因素还缺乏系统地研究。针对上述问题,本论文采用动态振荡压力烧结技术,首先研究二维碳材料-石墨烯纳米片(GNPs)对SiC陶瓷显微结构及力学性能的影响;随后引入一维材料-碳化硅晶须(SiCw)为增强相来提升SiC陶瓷的强度和韧性;在此基础上,复合添加GNPs和SiCw为增强相,探讨SiC基陶瓷的力学性能与强韧化机理;最后,系统研究SiC基陶瓷的摩擦学性能和磨损行为,揭示材料的摩擦磨损机理。研究工作主要包括GNPs和SiCw单一或复合添加对SiC基陶瓷致密化行为、显微结构、力学及摩擦学性能的影响,并揭示其强韧化与摩擦磨损机理。通过上述研究工作,可以得出以下结论:1.添加1 wt%GNPs有效改善了SiC基陶瓷的力学性能。GNPs的引入,一方面发挥其自润滑作用促进了材料的致密化,另一方面通过细化晶粒和产生更多的裂纹桥接、裂纹偏转以及GNPs拔出有效抵抗裂纹的产生与扩展,制备的SiC-1 wt%GNPs复合材料具有最佳的力学性能,其维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为27.84 GPa、7.11 MPa·m和515 MPa。2.SiCw和GNPs的复合引入显著促进了SiC基陶瓷材料的强韧化。SiC-6 wt%SiCw复合材料相对密度为99.45%,其断裂韧性和抗弯强度分别为6.66 MPa·m和733 MPa;材料中晶粒长径比的增加以及SiCw的载荷转移作用有效提升了材料强度。此外,SiC-1 wt%GNPs-5 wt%SiCw陶瓷材料具有最佳的力学性能,其维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为31.55 GPa、7.32 MPa·m和742 MPa;主要的增韧机制为裂纹的偏转、桥接以及GNPs与SiCw的桥接等。3.GNPs良好的自润滑效果和SiC基陶瓷材料强韧化的提升显著增强了材料耐磨性。外加载荷的增加(20～60 N)导致材料脆性剥离和磨粒磨损的出现,摩擦应力以及材料表面粗糙度的增加加大了磨损率;滑动速度的增加(2～6 m/min)使得材料磨损表面温度的升高以及磨损接触面积的减少,进一步降低了材料耐磨性;不同摩擦副(GCr15、SiN、SiC、YG6和TC4)对材料的磨损率影响变化可归因于摩擦副与材料硬度的差异。SiC-1 wt%GNPs-5 wt%SiCw陶瓷材料在与GCr15球循环往复干摩擦过程中具有最佳的摩擦学性能,摩擦系数低至0.52,磨损率为3.28×10mm·N·m。

关键词：碳化硅陶瓷振荡压力烧结显微结构力学性能耐磨性

振荡压力烧结B4C-SiCw复合陶瓷制备与性能研究

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振荡压力烧结B4C-SiCw复合陶瓷制备与性能研究

作者：宋小伟郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

碳化硼(BC)陶瓷具有低密度、高硬度、耐腐蚀、热化学稳定性、耐磨性及吸收中子等优异性能,可以广泛应用在研磨、刀具、防弹、核工业领域。然而碳化硼中B原子和C原子之间存在较高占比的共价键,自扩散系数低以及熔点高,从而使碳化硼烧结... 详细信息

碳化硼(BC)陶瓷具有低密度、高硬度、耐腐蚀、热化学稳定性、耐磨性及吸收中子等优异性能,可以广泛应用在研磨、刀具、防弹、核工业领域。然而碳化硼中B原子和C原子之间存在较高占比的共价键,自扩散系数低以及熔点高,从而使碳化硼烧结温度高,制备的产品往往因晶粒长大或不致密导致力学性能低,这限制了碳化硼的广泛应用。为提升BC材料的断裂韧性,选择引入耐高温性、抗拉强度高、高温条件下抗氧化性的碳化硅晶须(Si C),制备BC-Si C复合陶瓷。相比传统的静态压力辅助烧结工艺,振荡压力烧结工艺可以在相对较低的温度条件下获得高致密度的BC-Si C复合陶瓷,增强Si C与基体材料界面结合强度。基于此,本研究通过振荡压力烧结法制备了BC-Si C复合陶瓷,系统的研究了晶须含量、振荡压力烧结法中振幅和频率对BC复合陶瓷致密化过程、力学性能及微观组织的影响。本文工作内容及结论如下:(1)振荡压力烧结工艺在温度1850℃,压力70±10 MPa,频率5 Hz条件下,制备高致密度的BC陶瓷和BC-Si C复合陶瓷。结果表明纯BC具有较高的硬度,但抗弯强度和断裂韧性是远低于BC-Si C复合陶瓷,晶须添加量25wt.%时,复合材料断裂韧性达到4.38 MPa·m,晶须通过本制备工艺的分散性仍没有出现大幅恶化。(2)振荡压力烧结工艺在温度1850℃,频率5 Hz条件下,压力分别为80MPa、70±10 MPa、60±20 MPa、50±30 MPa制备高致密度的BC-25%Si C复合陶瓷。结果表明样品制备在动态压力条件下致密度先减少后增加,但较大的振幅能促进晶界结合强度,有利于力学性能的提升。(3)振荡压力烧结工艺在温度1850℃,压力50±30 MPa,频率分别为0.5Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz条件下,制备BC-25%Si C复合陶瓷。结果表明在频率1Hz条件下,制备出综合力学性能最好的BC-25%Si C复合陶瓷材料,硬度达到39.67 GPa,抗弯强度达到740 MPa,断裂韧性达到5.33 MPa·m。

关键词：振荡压力烧结复合陶瓷材料碳化硼(B4C) 晶须

振荡压力烧结Al2O3-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的研究

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振荡压力烧结Al2O3-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的研究

作者：杨陆通郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

AlO-Ti(C,N)复相陶瓷是一种常用的黑色陶瓷刀具材料,具有优异的高温稳定性、化学稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等特点,但其韧性差仍是阻碍其发展的关键因素。硬度仅次于金刚石的立方氮化硼(cBN)作为一种硬质颗粒增韧相,可以在增韧的同时,不... 详细信息

AlO-Ti(C,N)复相陶瓷是一种常用的黑色陶瓷刀具材料,具有优异的高温稳定性、化学稳定性、耐磨性、耐腐蚀性等特点,但其韧性差仍是阻碍其发展的关键因素。硬度仅次于金刚石的立方氮化硼(cBN)作为一种硬质颗粒增韧相,可以在增韧的同时,不降低基体的硬度和耐磨性,因而受到广泛关注。但是cBN难烧结的特性使得制备物相稳定、致密度高的复相陶瓷成为难点。本文将采用振荡压力烧结技术制备高性能AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料以解决上述问题。首先以AlO-Ti(C,N)复相陶瓷为研究对象,分析其致密化过程和机理,为优选AlO-Ti(C,N)-cBN多相陶瓷的烧结工艺提供参考;然后研究不同烧结温度下AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的微观组织和力学性能的演变;最后采用振荡压力烧结锻造工艺进一步优化AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的性能。本文采用阿基米德排水法测量陶瓷材料的密度,采用压痕法测试其硬度和断裂韧性,采用三点弯曲法测试其弯曲强度,并通过XRD、SEM、EDS等表征多相陶瓷的物相和微观组织演变,最终建立振荡烧结工艺-组织-性能之间的关系。研究发现:振荡压力烧结AlO-Ti(C,N)复相陶瓷在1400℃下没有发生化学反应或相变。AlO-Ti(C,N)复相陶瓷的性能均随着振荡压力的增大而增加,当振荡中值压力为70MPa时,其相对密度、硬度和抗弯强度分别为99.99%、22.7GPa和693MPa;振荡压力烧结AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料中,烧结温度为1500℃时,AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的力学性能最好,其相对密度、维氏硬度、抗弯强度以及断裂韧性分别达到99.43%、21.45GPa、731MPa和5.69MPa·m。振荡压力烧结锻造工艺可以将AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的热稳定性提高到1600℃,其硬度达20GPa,弯曲强度达647MPa,断裂韧性达5.23MPa·m。当烧锻温度达到1800℃时,多相陶瓷中形成的弯曲晶界,促使AlO-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧性分别增加到877MPa和6.59MPa·m。振荡压力烧结技术能够显著提升氧化铝基陶瓷刀具材料的力学性能,优于热压烧结陶瓷材料的性能,而振荡压力烧结锻造技术更是能大幅度提升氧化铝基陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧性。因而,振荡压力烧结技术和振荡压力烧结锻造技术有望制备出高性能氧化铝基陶瓷刀具,解决对高性能切削刀具的迫切需求。

关键词： Al2O3-Ti(C,N)-cBN 陶瓷刀具振荡压力烧结烧结锻造力学性能

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振荡压力烧结制备碳化硼陶瓷及烧结机理研究

振荡压力烧结制备碳化硼陶瓷及烧结机理研究

作者：李纪河郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

碳化硼是一种战略材料,其具有更低的密度和更低的线性热膨胀系数,同时又具有可排至前三位的高硬度和高的弹性模量,这使其成为优异结构陶瓷的候选。碳化硼还具有高熔点、良好的热稳定性、较强的抗化学侵蚀能力和中子吸收等一系列优良性能... 详细信息

碳化硼是一种战略材料,其具有更低的密度和更低的线性热膨胀系数,同时又具有可排至前三位的高硬度和高的弹性模量,这使其成为优异结构陶瓷的候选。碳化硼还具有高熔点、良好的热稳定性、较强的抗化学侵蚀能力和中子吸收等一系列优良性能,现阶段在高温结构零部件、高温热电元件、核反应堆材料、爆破喷嘴、中子吸收和防辐射材料领域具有广阔的应用前景。但是,由于碳化硼原子之间的高共价键含量、高熔点、低扩散系数和高蒸汽压导致其致密化非常困难,这严重影响了碳化硼陶瓷在实际社会中的应用。因此,针对这一现状系统研究了碳化硼陶瓷的致密化行为。论文使用振荡压力烧结技术制备碳化硼陶瓷,所采用的原材料是2-3μm的碳化硼粉末。振荡压力烧结技术是在热压的基础上使静态的压力成为振荡变化的动态压力,相比热压烧结,振荡压力烧结可获得更高的致密度,更小的晶粒尺寸和更均匀的结构,从而极大地改善材料的力学性能。因此,本文通过振荡压力烧结技术在不同的烧结温度和烧结压力条件下来制备碳化硼陶瓷,同时对比热压烧结技术,对烧结样品的微观组织、致密度和力学性能等方面进行分析。并且对振荡压力烧结技术下的致密化动力学和致密化机理进行了探索。结果表明,在不同烧结温度的实验中,振荡压力烧结技术相比热压烧结技术可以在更低的温度下以及更低的压力下制备出完全致密的碳化硼陶瓷,并且具有更优异的力学性能。对比研究了外加振荡力场和静态力场对碳化硼陶瓷烧结致密化过程,相比静态力场,振荡力场下碳化硼陶瓷具有更高的致密化速率。从而进一步分析了不同烧结温度下的致密化机理,结果表明振荡压力烧结技术的致密化过程以位错滑移塑性变形为主。在不同烧结压力的实验中,结果表明,1750C振荡烧结应力指数1

关键词：碳化硼振荡压力烧结致密化致密化机理力学性能

振荡压力烧结制备ZrO2-Al2O3-SiC复合材料及其力学性能研究

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振荡压力烧结制备ZrO2-Al2O3-SiC复合材料及其力学性能研究

作者：张洁武汉科技大学

学位级别：硕士

氧化锆基陶瓷材料因具有优异的力学性能而在耐磨零件、切削加工、半导体与电子等领域得到了广泛的应用。随着现代关键技术应用领域的发展以及极端应用环境的需求,氧化锆基陶瓷材料的力学性能尤其是断裂韧性仍需进一步提高。通常,采用添... 详细信息

氧化锆基陶瓷材料因具有优异的力学性能而在耐磨零件、切削加工、半导体与电子等领域得到了广泛的应用。随着现代关键技术应用领域的发展以及极端应用环境的需求,氧化锆基陶瓷材料的力学性能尤其是断裂韧性仍需进一步提高。通常,采用添加单一增强相的途径来提高氧化锆陶瓷材料的断裂韧性,但同时常会造成材料其他力学性能指标的下降;此外,往往采用常压烧结或静态恒定压力烧结的方式制备氧化锆基陶瓷材料,但其致密度和可靠性面临挑战。针对上述问题,本论文以氧化铝增韧氧化锆陶瓷材料为研究对象,将碳化硅晶须(SiCw)和碳化硅颗粒(SiCp)作为增强相,采用动态振荡压力烧结新技术(OPS)制备兼具高强度、高韧性和高硬度的ZrO-AlO-SiC复合材料。研究工作主要包括材料组分(SiCw、SiCp单一或复合引入)和振荡压力烧结温度对材料烧结行为、显微结构和力学性能的影响,同时与热压烧结作对比,揭示材料的协同强韧化机理。通过上述研究工作,可以得出以下主要结论:(1)SiCw的引入能够显著地提高ZrO-AlO-SiCw复合材料的断裂韧性。研究发现最佳的烧结温度为1550℃,最佳的SiCw引入量为15 vol.%,在此参数下OPS制备复合材料的力学性能更优,主要是由于振荡压力能够有效地减少晶须团聚体的形成及闭口气孔的数量和尺寸,促进材料的致密化,进而提高材料的力学性能。OPS制备材料的断裂韧性最大为7.79 MPa?m,其原因主要为材料中存在晶须拔出、晶须桥接、裂纹分支和裂纹偏转等机制,增加了能量耗散,释放了更多的断裂能;同时,SiCw的引入会导致复合材料的强度和硬度有所下降。(2)SiCp的添加提高了ZrO-AlO-SiCp复合材料的硬度。发现最佳的烧结温度为1600℃,最佳的SiCp粒度和添加量分别为200 nm和10 vol.%,在此参数下制备材料的致密度及力学性能最优,相对密度、弯曲强度、维氏硬度和断裂韧性分别为98.63%、1162 MPa、15.43 GPa和6.36 MPa?m;此外,在老化时间40 h时,含10 vol.%SiCp复合材料中m-ZrO含量仅为 vol.%,表明材料具有良好的抑制低温老化的能力。(3)SiCw和SiCp复合引入能够使ZrO-AlO-SiC复合材料保持高强高韧。结果表明,当SiCw和SiCp的含量分别为5和10 vol.%时,复合材料的综合性能最优,维氏硬度达到15.26 GPa,弯曲强度为917 MPa,断裂韧性为6.83 MPa?m,主要是由于颗粒弥散增韧、晶须增韧以及应力诱导相变增韧协同增韧复合材料而增加了能量耗散,并且ZrO/SiCp、AlO/SiCp、ZrO/SiCw及AlO/SiCw等相界处形成共格关系而提高了材料的塑性变形能力;此外,发现随着老化时间的延长,含5 vol.%SiCw和10 vol.%SiCp试样中的m-ZrO含量低且基本保持不变,表明该试样具有良好的抗低温老化的能力。

关键词：氧化锆基陶瓷振荡压力烧结显微结构力学性能协同增韧

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振荡压力烧结制备陶瓷材料的研究进展

中国建材科技 2023年第1期32卷 69-73页

作者：王晓东王营营王伟伟李伶宋涛王飞赵杰毕鲁南徐先豹隋松林山东工业陶瓷研究设计院有限公司山东淄博255000

振荡压力烧结是一种新兴烧结技术,烧结时通过频率化振荡压力,增强晶间物质扩散速率,提高致密化速率及晶粒不同方向上的生长驱动力,加大陶瓷致密性,提升陶瓷材料性能。本文综述了采用振荡压力烧结方式制备多种氧化物陶瓷及非氧化物陶瓷,... 详细信息

振荡压力烧结是一种新兴烧结技术,烧结时通过频率化振荡压力,增强晶间物质扩散速率,提高致密化速率及晶粒不同方向上的生长驱动力,加大陶瓷致密性,提升陶瓷材料性能。本文综述了采用振荡压力烧结方式制备多种氧化物陶瓷及非氧化物陶瓷,并与传统致密化烧结方式进行性能对比,分析振荡烧结方式制备陶瓷的优势,以期为制备高致密度陶瓷提供参考。

关键词：振荡压力烧结陶瓷材料研究进展

振荡压力烧结制备W-Ni-Fe难熔合金及工艺优化研究

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振荡压力烧结制备W-Ni-Fe难熔合金及工艺优化研究

作者：徐月阳郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

W-Ni-Fe难熔合金具有密度高,强度高,韧性好以及其它优异的性能在国民生活中得以广泛的应用,在兵器工业中如穿甲弹、破甲弹和穿爆燃弹,在航空航天领域中可以用作导航仪表的陀螺仪外缘转子,在核工业中主要用于防射线屏蔽材料等,因而,W-Ni... 详细信息

W-Ni-Fe难熔合金具有密度高,强度高,韧性好以及其它优异的性能在国民生活中得以广泛的应用,在兵器工业中如穿甲弹、破甲弹和穿爆燃弹,在航空航天领域中可以用作导航仪表的陀螺仪外缘转子,在核工业中主要用于防射线屏蔽材料等,因而,W-Ni-Fe难熔合金是一种极为重要的战略性材料。然而,由于难熔合金具有熔点高,难于烧结等因素,同时也由于工艺和技术的局限性,严重影响着W-Ni-Fe难熔合金的性能,制约着难熔合金的应用范围。因此,发展新型烧结技术,制备出性能优良、晶粒尺寸细小、组织均匀的W-Ni-Fe难熔合金具有重要的现实和战略意义。本文以90W-7Ni-3Fe难熔合金为研究对象,采用振荡压力烧结技术对90W-7Ni-3Fe难熔合金粉末进行烧结,由于,振荡压力烧结技术是在热压烧结的基础上,采用一定频率的振荡压力作为烧结驱动力,振荡压力烧结的驱动力是一种动态压力,区别于传统的恒定静态压力,但是,这也说明振荡压力烧结技术与传统的热压烧结技术有着密不可分的联系。因此,在本文中,采用振荡压力烧结技术和热压烧结技术等两种烧结技术对90W-7Ni-3Fe难熔合金粉末进行烧结对比,从烧结温度和烧结时间等角度出发,对两种烧结工艺制作的样品进行性能测试,从样品的微观组织、晶粒尺寸、致密度和硬度等方面进行分析,同时,根据不同的烧结温度,对性能不错的样品进行了热处理,以对样品的元素扩散对样品性能的影响进行探究。通过分析,一方面,对两种烧结工艺的进行对比,另一方面,也对两种烧结工艺各自的工艺、微观组织和性能之间的联系进行比较和探究,最终,验证振荡烧结的优势,即振荡压力烧结技术在抑制晶粒长大、提高烧结致密度、降低烧结温度等方面具有极大优势。经过实验,在不同温度的烧结下,振荡压力烧结技术获得高密度（＞99%）样品所需的温度比热压烧结低了约100℃,同时,在相同温度下,振荡压力烧结制备的试样的密度始终高于热压烧结试样的密度,振荡压力烧结还抑制了晶粒的长大,其晶粒生长的激活能相比于热压烧结的样品的激活能低了6倍左右。同时,热处理以后的样品也表明元素扩散对样品的性能也有极大的影响,振荡压力烧结技术对于元素扩散有促进作用。在不同保温时间进行的烧结实验中,通过振荡压力技术烧结制备的样品,在保温时间相同的条件下,振荡压力烧结技术烧结的样品的致密度高于热压烧结技术制备的样品,其也具有相对均匀化的微观组织,同时,与常规热压烧结技术制备的样品相比较,其具有相对细小的晶粒尺寸,硬度也是略高于热压烧结技术制备的样品,这说明振荡压力烧结技术是一种高效的高性能的难熔合金烧结技术。

关键词： W-Ni-Fe难熔合金热压烧结振荡压力烧结烧结温度烧结时间热处理致密度晶粒尺寸性能

振荡压力烧结W-Cu难熔合金的微观组织及性能研究

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振荡压力烧结W-Cu难熔合金的微观组织及性能研究

作者：唐皋朋郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

W-Cu难熔合金具有高耐热性、高导电性和抗电弧、抗磨损等性能,常用于军事上电磁炮导轨、高压电触头、电子封装材料和航空陀螺转子材料使用,W-Cu难熔合金具有广泛的应用领域。目前常用的烧结技术和工艺由于存在烧结缺陷和技术限制,不利于... 详细信息

W-Cu难熔合金具有高耐热性、高导电性和抗电弧、抗磨损等性能,常用于军事上电磁炮导轨、高压电触头、电子封装材料和航空陀螺转子材料使用,W-Cu难熔合金具有广泛的应用领域。目前常用的烧结技术和工艺由于存在烧结缺陷和技术限制,不利于W-Cu难熔合金微观结构和性能的进一步优化。因此,开发新的烧结技术在较低温度下获得高致密度、细晶、组织均匀的W-Cu难熔合金具有很重要的现实意义。本文首先以高纯W粉和Cu粉为原料,通过高能球磨机球磨混合分散配制出了90W-10Cu合金体,其粉体粒径在4μm以下;其次通过热压烧结与振荡压力烧结工艺之间的对比,研究了W-Cu难熔合金烧结过程中的晶粒生长活化能、烧结工艺与微观组织及性能的关系,且对振荡压力烧结机理进行了分析。振荡压力烧结工艺的影响要素有烧结温度、烧结时间、压力中值、振幅、频率等,本文主要研究了烧结温度和烧结时间对其的影响。不同烧结温度下制备的W-Cu难熔合金,振荡压力烧结工艺在振荡压力为30±5MPa,频率为1Hz,保温时间为1h,烧结温度为1080℃时,样品致密度、硬度、电导率分别为99.38%、163.8HV、12.9%IACS;不同烧结时间下制备的W-Cu难熔合金,振荡压力烧结工艺在振荡压力为30±5MPa,频率为1Hz,烧结温度为1100℃,保温时间为2h时,样品致密度、硬度、电导率分别为99.25%、148.3HV、14.5%IACS,在振荡压力烧结工艺下的晶粒尺寸均为出现晶粒异常长大现象,其晶粒尺寸在4μm以下。而热压烧结工艺在压力为30MPa,保温时间为1h,烧结温度为1400℃时,样品致密度、硬度、电导率分别为99.40%、193.5HV、25.9%IACS,其晶粒尺寸超过了9μm。结果表明,与热压烧结比较,振荡压力烧结可以有效地促进W-Cu难熔合金的致密化,降低烧结温度和烧结过程中的晶粒生长活化能,抑制晶粒生长,提高材料性能,有利于在低温条件下制备高致密度、细晶W-Cu难熔合金。

关键词： W-Cu难熔合金球磨热压烧结振荡压力烧结晶粒尺寸性能