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SPS制备多级孔结构钨骨架压缩性能及致密化行为研究

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稀有金属材料与工程 2021年第8期50卷 2913-2920页

作者：杨鑫王犇谷文萍刘刚梁淑华武涛刘世锋西安理工大学陕西省电工材料与熔(浸)渗技术重点实验室陕西西安710048 长安大学电子与控制工程学院陕西西安710061 西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055

以粒径分布为15~106μm多孔球形团聚W粉为原料,采用放电等离子体烧结(SPS)在不同烧结温度(1450、1500、1550℃),轴向恒压40 MPa,保温5 min下分别制备出高强度(347.8±10.6 MPa、407.4±14.2 MPa、543.9±8.7 MPa)、多级孔结构(3~10μm/2... 详细信息

以粒径分布为15~106μm多孔球形团聚W粉为原料,采用放电等离子体烧结(SPS)在不同烧结温度(1450、1500、1550℃),轴向恒压40 MPa,保温5 min下分别制备出高强度(347.8±10.6 MPa、407.4±14.2 MPa、543.9±8.7 MPa)、多级孔结构(3~10μm/200~500 nm)W骨架。结合XRD、SEM、万能试验机等检测技术,对SPS烧结过程中粉末致密化行为、显微组织变化及力学性能进行了系统研究。结果表明:SPS可制得烧结前后物相无明显变化、孔隙率介于30%~40%、烧结颈发育完全多级孔结构钨骨架。该多级孔W骨架SPS烧结致密化过程可分为4个阶段,第1阶段为升压阶段,烧结试样相对密度随压力升高而迅速升高;第2阶段为典型的颗粒重排阶段;第3阶段烧结温度高于1000℃,烧结试样相对密度随温度的升高而增加,属于典型的烧结中期;第4阶段为烧结末期,烧结体内部高温蠕变引起致密化程度进一步提高。利用高温蠕变模型研究了该多孔球形W粉的致密化机理为纯扩散致密化,通过颈长方程确定该多孔球形钨粉在整个SPS烧结过程中的致密化机理是以体积扩散为主,晶界扩散为辅。

关键词：钨铜复合材料钨骨架 SPS 多级孔结构致密化行为

W-15Cu合金制备中钨骨架孔隙控制的研究

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粉末冶金技术 2007年第2期25卷 126-128,144页

作者：姜国圣王志法吴泓中南大学材料科学与工程学院长沙410083

钨铜复合材料是由高温烧结钨骨架经渗铜制成的两相假合金,钨骨架中的孔隙形态和大小将直接影响材料的性能。本文分别以添加硬脂酸和诱导铜的方法对钨粉进行处理,W-15Cu骨架孔隙在压制成形过程中得到了精确控制,钨骨架经熔渗后制成W-15C... 详细信息

钨铜复合材料是由高温烧结钨骨架经渗铜制成的两相假合金,钨骨架中的孔隙形态和大小将直接影响材料的性能。本文分别以添加硬脂酸和诱导铜的方法对钨粉进行处理,W-15Cu骨架孔隙在压制成形过程中得到了精确控制,钨骨架经熔渗后制成W-15Cu合金。用扫描电镜观察材料的显微结构,并测出材料的密度、气密性,研究了钨粉成形性与钨铜合金密度的关系。结果表明,添加硬脂酸和诱导铜不会带入杂质,能改善钨粉的成形性能,可以获得组织均匀、致密度高的W-15Cu复合材料。

关键词： W-15Cu合金钨骨架成形性能孔隙度致密度

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钨骨架挤压成形工艺探讨

粉末冶金技术 1994年第2期12卷 109-113页

作者：高立马浩然机械工业部桂林电器科学研究所

根据试验及批量生产实践，对钨骨架挤压成形工艺，如原材料选择、掺蜡量、掺蜡方法、挤压温度、挤压速度、脱蜡与预烧等进行了论述。挤压成形工艺生产的钨骨架经浸铜或浸银后，可得到物理性能很高的合金材料。其生产效率高，质量稳定，... 详细信息

根据试验及批量生产实践，对钨骨架挤压成形工艺，如原材料选择、掺蜡量、掺蜡方法、挤压温度、挤压速度、脱蜡与预烧等进行了论述。挤压成形工艺生产的钨骨架经浸铜或浸银后，可得到物理性能很高的合金材料。其生产效率高，质量稳定，对于大批量生产钨基产品有广阔的前景。

关键词：钨骨架挤压成形

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钨铜复合材料用钨骨架的制备与压缩性能

粉末冶金材料科学与工程 2017年第5期22卷 701-706页

作者：杨广宇刘楠贾亮许忠国杨坤刘海彦汤慧萍西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室西安710016

采用电子束选区熔化成形得到点阵结构钨样件,然后填入细钨粉松装烧结成多孔体,制备钨铜复合材料用的钨骨架,对点阵结构与多孔体的形貌与结构进行观察与分析,并测试点阵结构与钨骨架的压缩性能。结果表明:钨点阵结构的孔结构完整,孔筋内... 详细信息

采用电子束选区熔化成形得到点阵结构钨样件,然后填入细钨粉松装烧结成多孔体,制备钨铜复合材料用的钨骨架,对点阵结构与多孔体的形貌与结构进行观察与分析,并测试点阵结构与钨骨架的压缩性能。结果表明:钨点阵结构的孔结构完整,孔筋内部无孔洞、裂纹等缺陷,并且组织细小。点阵结构的抗压强度高,但韧性较差,压缩过程几乎为瞬间脆性溃散。采用分段烧结的方法在点阵结构内部引入微米级多孔体,点阵结构与多孔体相互嵌套形成复合结构的钨骨架,骨架的压缩断裂经历单独点阵结构受力–点阵结构微弱变形–协同受力–开裂坍塌的过程,表现为一种混合断裂模式,避免了单独点阵结构的瞬间脆性坍塌。

关键词：钨骨架钨铜复合材料电子束选区熔化成形粉末烧结压缩性能

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钨骨架的电弧侵蚀及弯曲特性分析

热加工工艺 2017年第12期46卷 89-91页

作者：王彦龙杨晓红西安工程大学机电工程学院陕西西安710048 西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

作为制备铜钨合金的关键材料,钨骨架的性能指标直接影响了合金的服役过程。通过粉末冶金法制备了钨骨架,应用电击穿及弯曲试验分析了钨骨架的抗电弧侵蚀及力学性能。结果表明:钨骨架的耐电压强度、截流值及电弧寿命接近于铜钨合金,但其... 详细信息

作为制备铜钨合金的关键材料,钨骨架的性能指标直接影响了合金的服役过程。通过粉末冶金法制备了钨骨架,应用电击穿及弯曲试验分析了钨骨架的抗电弧侵蚀及力学性能。结果表明:钨骨架的耐电压强度、截流值及电弧寿命接近于铜钨合金,但其表面被侵蚀程度明显加剧;弯曲断裂以钨颗粒的晶间断裂为主,而且强度极低、脆性极大。

关键词：钨骨架铜钨合金电弧侵蚀强度显微组织

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渗铜用钨骨架制备工艺的研究

渗铜用钨骨架制备工艺的研究

作者：吴化波中南大学

学位级别：硕士

W-Cu结合了钨的低膨胀性和铜的高热导性能,是一种具有优良的导热性能和可调节的热膨胀系数的电子封装复合材料,更可贵的是可以通过调节钨和铜的比例来设计材料的性能。目前钨铜材料是国内外军用电子元器件特别是固态相控阵雷达首选的电... 详细信息

W-Cu结合了钨的低膨胀性和铜的高热导性能,是一种具有优良的导热性能和可调节的热膨胀系数的电子封装复合材料,更可贵的是可以通过调节钨和铜的比例来设计材料的性能。目前钨铜材料是国内外军用电子元器件特别是固态相控阵雷达首选的电子封装材料。但是伴随着电子信息技术的发展,对钨铜材料性能的要求也越来越高,钨铜材料的生产也遇到了新的困难。本文从材料缺陷分析入手,对钨铜材料的生产工艺进行了改进,以期望能进一步提高钨铜产品的性能和成品率,并降低成本。本论文研究内容主要包括新成形剂的选择,钨骨架的高温烧结工艺,并借助各种实验手段对材料的组织和性进行了分析,结果如下: 1)硬脂酸具有较好的润滑性能和粘接性,能够取代SBP胶作钨的成形剂。对于细钨粉硬脂酸最佳添加量为1.5%,可以用于制备W-20Cu产品;对于粗细混合粉末,硬脂酸最佳添加量为1.2%,可以用于制备W-10Cu以下的产品。 2)提出了计算硬脂酸添加量范围的公式:下限:(?),上限:(?) 3)提出了以硬脂酸作为成形剂的钨粉成形压强与压力之间的经验公式: 4)硬脂酸的脱除采用在空气中缓慢加热至400℃的工艺具有较好的脱除效果,其残留量小于0.05%。 5)硬脂酸是一种较好的成形剂,不仅分布均匀,而且提高了生产效率,降低了安全隐患,基本上消除了由掺SBP胶不均匀而造成的大孔洞缺点。 6)高温烧结能够显著提高钨骨架和钨铜产品的相对密度,采用2.4μm的细钨粉在1850℃下烧结2小时其骨架的相对密度达到:89.82%,可以用于制备钨百分含量为95%的钨铜复合材料,该复合材料相对密度达到99%,热导率达到210w·m·k,气密性为0.6x10pa·m/s符合要求。 7)采用高温烧结的方法可以除去骨架中残留的部分碳杂质。骨架中残留的碳含量随着烧结温度的增加而减少,在1650℃烧结2小时后钨骨架中残留的总碳含量仅为0.0037%。 8)采用湿氢烧结工艺能够明显降低钨骨架的烧结温度。细钨粉在1450℃湿氢烧结2h后,体积收缩率达到8.06%。采用湿氢烧结方法制备的钨骨架经熔渗后所获得的钨铜复合材料组织均匀,各项性能都能达到热沉材料的要求。

关键词： W-Cu复合材料钨骨架成形剂高温烧结碳分析

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钨骨架湿氢烧结工艺研究

粉末冶金材料科学与工程 2008年第6期13卷 365-368页

作者：吴化波王志法刘金文阮涛中南大学材料科学与工程学院长沙410083

为了降低钨骨架的烧结温度和提高钨铜复合材料的性能,采用湿氢烧结工艺制备钨骨架,对湿氢烧结—熔渗法制备的W-15Cu钨铜材料性能进行研究,并对钨的湿氢烧结机理进行探讨。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对钨骨架和钨铜复合材料的... 详细信息

为了降低钨骨架的烧结温度和提高钨铜复合材料的性能,采用湿氢烧结工艺制备钨骨架,对湿氢烧结—熔渗法制备的W-15Cu钨铜材料性能进行研究,并对钨的湿氢烧结机理进行探讨。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对钨骨架和钨铜复合材料的组织与成分进行观察与分析,并测定材料的密度、气密性、热导率和热膨胀系数(CTE)。结果表明:在1450℃下湿氢烧结2h,钨骨架发生较明显的烧结收缩和致密化。用该钨骨架制备的钨铜材料的各项性能均达到热沉材料的要求。湿氢烧结机理主要是在湿氢条件下,通过反复进行的氧化与还原使金属粉末表面形成激活能较低的新生态原子,从而使烧结温度降低。

关键词：钨铜复合材料湿氢烧结钨骨架熔渗

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添加Ni-P合金对钨骨架生成的影响

电工合金文集 1992年第1期 52-55页

作者： Jai-Sunglee Ha-Hyun HoonShin 冯志龙朝鲜安山425-791 汉阳大学冶金及材料科学系

已经观察到,添加少量 Ni 引起 W 骨架形态的改变有利于 Cu 液进入到骨架中去的后续浸渗工艺,这归因于 Ni 添加元素的活化烧结作用。它表明,用活化工艺来控制骨架结构可能是改进浸渗工艺最好的方法。Ito

关键词： Ni-P合金钨骨架试验

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异形钨骨架温态流动成形

粉末冶金材料科学与工程 2007年第1期12卷 30-34页

作者：谢湛曹顺华蔡志勇李春香邹仕民中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

研究了温态流动成形复杂形状钨骨架的工艺。考察了钨骨架中Cu粉类型(雾化Cu粉,电解Cu粉,超细Cu粉)、粘结剂添加量和成形温度对钨骨架孔隙分布均匀性的影响。结果表明,添加35%体积分数的粘结剂并在压制过程中提高压制温度会明显改善钨骨... 详细信息

研究了温态流动成形复杂形状钨骨架的工艺。考察了钨骨架中Cu粉类型(雾化Cu粉,电解Cu粉,超细Cu粉)、粘结剂添加量和成形温度对钨骨架孔隙分布均匀性的影响。结果表明,添加35%体积分数的粘结剂并在压制过程中提高压制温度会明显改善钨骨架孔隙度分布的均匀性;同时,由于不同Cu粉具有不同的表面形貌及粒度,对于钨骨架的孔隙度分布均匀性也有较大影响。由于超细Cu粉表面光滑、形状规则,添加了超细Cu粉和35%(体积分数)粘结剂的混合粉末在55℃时成形的钨骨架孔隙分布最均匀。

关键词：钨骨架温态流动成形形状复杂零件