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选择性激光熔化w-re合金成形工艺与性能研究

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激光与光电子学进展 2022年第1期59卷 209-217页

作者：窦猛卢云王学才安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000 江苏康众数字医疗科技股份有限公司江苏苏州215000

由于钨(w)的高熔点等固有特性,获得高致密度的w及w合金制件一直是个难题。采用不同方法研究了w-re合金的选择性激光熔化中工艺参数调整及铼(re)加入的条件对成形试样致密度、微观形貌以及力学性能的影响。结果表明,一定工艺参数范围内,w... 详细信息

由于钨(w)的高熔点等固有特性,获得高致密度的w及w合金制件一直是个难题。采用不同方法研究了w-re合金的选择性激光熔化中工艺参数调整及铼(re)加入的条件对成形试样致密度、微观形貌以及力学性能的影响。结果表明,一定工艺参数范围内,w-re合金制件的致密度与激光功率成正比,与扫描速度成反比。且当激光功率为180 w,扫描速度为600 mm/s,扫描间距为0.03 mm时,致密度达到了最大值96.1%。通过优化工艺参数,减少了孔洞的出现,达到了细晶强化,使得最高硬度达到550 HV。分析物相可知,re的置换固溶使w衍射峰发生向右偏移,在高温下,re对w起到固溶强化作用。对比纯w与w-re合金可以发现,加入re后,选择性激光熔化w-re合金试样的致密度、硬度及裂纹的大小和形态均优于纯w试样。

关键词：激光光学激光材料加工致密度选择性激光熔化 w-re合金孔洞裂纹

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等离子喷涂成形w-re合金

等离子喷涂成形W-Re合金

作者：徐玄中南大学

学位级别：硕士

本文通过w-re预合金粉末喷雾造粒和w-re粉末清漆包覆两种方法制备了w-re热喷涂粉末,比较了两种粉末的粒度分布、平均粒度、流动性和松装比重,检测了两种粉末的显微形貌,确定采用包覆法制备w-re热喷涂粉末。然后采用专门的等离子喷涂设备... 详细信息

本文通过w-re预合金粉末喷雾造粒和w-re粉末清漆包覆两种方法制备了w-re热喷涂粉末,比较了两种粉末的粒度分布、平均粒度、流动性和松装比重,检测了两种粉末的显微形貌,确定采用包覆法制备w-re热喷涂粉末。然后采用专门的等离子喷涂设备,以w-re清漆包覆粉末为喂料,选用N2为主气（2000L/h）,H2为辅气（200L/h）,设定参数：喷涂距离150mmm、喷涂功率60V×375A、送粉速率4kg/h、喷枪与工件的相对移动速度80~100mm/s、转盘转速339r/min、喷涂角度90°,在具有一定形状的高强石墨芯模上沉积制备一定厚度的w-re涂层,最后采用线切割方法去除石墨芯模,得到所需形状和尺寸的w-re合金构件。在中频感应钨烧结炉中,设定最高温度为2300℃,升温速率为16～20℃/min,保温时间分别取2h,6h,8h,10h和14h,对五组w-re喷涂件试样进行了高温烧结处理。检测了w-re喷涂件烧结前后的致密度、显微硬度和物相组成;观察了喷涂件烧结前后的表面、截面和断面显微形貌,分析了构件截面的微区成分。结果表明：烧结之前w-re喷涂件为层片柱状晶结构,层间缝隙明显,致密度较低,显微硬度较高;烧结能够使层间缝隙愈合,使柱状晶粗化为等轴晶,提高w-re喷涂件致密度,降低其显微硬度;烧结之前w-re喷涂件的拉伸和压缩断口多是层间剥离形貌,拉伸和压缩强度均较小;烧结之后w-re喷涂件的拉伸沿晶断口中可见少量穿晶解理断口,拉伸曲线与典型的塑性和脆性材料不同,表现出特殊的形状,压缩时材料沿受力面45°剪切断裂,断口平整压实,表现出脆性材料压缩曲线;随着烧结时间的延长,w-re喷涂件的致密度、显微硬度、拉伸和压缩强度都有上升的趋势。

关键词： w-re合金 w-re喷涂件等离子喷涂成形层片柱状晶

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湿化学法w-re合金制备及其性能研究

湿化学法W-Re合金制备及其性能研究

作者：黄胜猛合肥工业大学

学位级别：硕士

金属w作为未来最有前景的面向等离子体材料,具有高熔点、高导热性、低氘滞留量、低溅射产额等优点,但也存在低温脆性、较高的韧脆转变温度、辐照损伤等缺点。添加少量合金化元素re能提高w基材料的低温塑性、高温强度和再结晶温度。再向w... 详细信息

金属w作为未来最有前景的面向等离子体材料,具有高熔点、高导热性、低氘滞留量、低溅射产额等优点,但也存在低温脆性、较高的韧脆转变温度、辐照损伤等缺点。添加少量合金化元素re能提高w基材料的低温塑性、高温强度和再结晶温度。再向w-re合金中添加第二相ZrO颗粒能有效钉扎位错,两者协同作用能提高w基材料的机械性能、抗辐照损伤和抗热冲击损伤能力。本文通过湿化学法结合氢气还原制备出w-x re(x=3,5,10)还原粉体,再分别通过热压烧结和放电等离子烧结制备w-re合金,探究在不同烧结工艺下,烧结温度、压力对样品致密化过程的影响,确定最佳烧结工艺和样品成分。在此基础上,探究掺杂ZrO对w-re合金的显微组织、抗辐照损伤和抗激光热冲击损伤能力的影响。主要研究结果如下:(1)通过湿化学法结合氢气还原制备w-x re(x=3,5,10)粉体,在还原温度为1000℃,保温时间为3 h,氢气流速为0.7 L/min时,可制得超细纳米粉体,其粒径在250 nm-400 nm之间,且随着re含量的增加,粉体粒径逐渐变小,w-10re粉末粒径约为250 nm,较w-3re粉体粒径降低约36%,粉体细小且均匀分布。(2)采用热压烧结制备w-x re(x=3,5,10)合金,在烧结温度分别为1800℃和2000℃,压强70 MPa的烧结参数下晶粒长大严重。而采用放电等离子烧结时,在1600℃/100 MPa下制得w-10re合金具有明显细化的晶粒尺寸(5.8μm)和增加的致密度(98.4%),这表明采用放电等离子体烧结可以实现w-re合金的低温致密化。(3)为进一步提升w-10re合金性能,在其中添加第二相ZrO颗粒。制得材料平均晶粒尺寸约为1.4μm,显微硬度为453.7 HV,相对密度为98.8%。因此第二相掺杂对w-re晶粒尺寸的细化作用以及对致密度的提升作用显著改善了其显微硬度。对w-10re和w-10re-0.5ZrO合金在He离子辐照和激光热冲击后的表面损伤形貌观察及粗糙度数值统计分析,结果表明掺杂ZrO的合金表现出更佳的抗辐照损伤及抗热冲击性能。

关键词：湿化学法 w-re合金 ZrO2掺杂烧结行为 He离子辐照激光热冲击

选择性激光熔化w-re合金成形工艺与组织性能研究

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选择性激光熔化W-Re合金成形工艺与组织性能研究

作者：窦猛安徽工业大学

学位级别：硕士

w及其合金具有许多优异的性能,已在航空航天、国防军工、矿物开采、金属加工、石油钻探等领域崭露头角。目前,由于高温强度高、熔点高,金属w的熔炼有很大挑战,所以大部分w制件都采用粉末冶金方法来制造。随着对难熔金属提出了结构更复... 详细信息

w及其合金具有许多优异的性能,已在航空航天、国防军工、矿物开采、金属加工、石油钻探等领域崭露头角。目前,由于高温强度高、熔点高,金属w的熔炼有很大挑战,所以大部分w制件都采用粉末冶金方法来制造。随着对难熔金属提出了结构更复杂、成本更低等要求,传统的粉末冶金方法难以满足当今工程的需要。选择性激光熔化法(SLM)成为w件很有潜力的成形方法之一。本论文开展了纯w以及w-re合金SLM成形工艺及组织性能的研究。通过改变SLM成形过程中的激光功率、扫描速度以及扫描间距等工艺参数,研究各工艺参数对纯w件和w-re合金成形质量的影响规律;重点考察了5wt%re的加入对SLM成形w合金的成形质量和组织性能的影响。研究结果表明:合适的SLM工艺参数的匹配,能获得致密度大于90%的w及w合金制件。5wt%re的加入改善了选择性激光熔化制备的w成形件的组织和性能。对比研究相同激光工艺参数下纯w及w-re合金制件的表面形貌、致密度、缺陷、硬度以及耐腐蚀性等指标。发现相同激光工艺参数下,re的加入可以提高w-re合金制件的致密度和硬度,致密度最高达到96.1%;硬度最大达到550 HV,比纯w件硬度高20%;w中re的加入有利于粉末充分熔化,减少合金选择性激光熔化过程中的孔洞、裂纹,改善了SLM制件的组织形貌;w-re合金相比于纯w具有少的裂纹。无论在0.5 mol/L HSO溶液中还是1mol/L Na OH溶液中,w-re合金都具有比纯w更优异的耐腐蚀性能。通过改变激光功率、扫描速度和扫描间距等工艺参数,可以发现w及w-re合金的性能有较大变化。当激光功率180 w,扫描速度600 mm/s,扫描间距0.03 mm时,试样的综合力学性能得到提升。一定参数范围内,w-re合金制件的致密度、硬度等指标随着激光功率增大而提升,随着扫描速度及扫描间距的增大而减小。w-re合金制件的XRD图谱中看到w衍射峰向右发生了偏移。w-re合金试样的选择性激光熔化加工的激光功率越大,耐腐蚀性越好。

关键词：选择性激光熔化 w-re合金工艺参数耐腐蚀性能

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分段退火和烧结w—re合金的高温软化

钨钼材料 1991年第3期 39-47页

作者：彭运湘

氧化钍对高温烧结w—30%re合金拉伸性能的影响

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钨钼材料 1991年第4期 46-49,45页

作者：罗丽

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w-re高比重合金的SPS烧结

中国钨业 2010年第6期25卷 25-27页

作者：王松谢明张吉明陈宏燕胡洁琼杨有才陈永泰刘满门崔浩昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室云南昆明650106

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了w-re高比重合金,烧结温度为1800℃,烧结压力为40MPa,保温时间为5min。对SPS烧结的w-re合金试样进行了密度、硬度等性能测试。采用金相显微镜观察试样的金相组织、晶粒大小。结果表明:采用SPS烧结,可... 详细信息

采用放电等离子烧结(SPS)设备制备了w-re高比重合金,烧结温度为1800℃,烧结压力为40MPa,保温时间为5min。对SPS烧结的w-re合金试样进行了密度、硬度等性能测试。采用金相显微镜观察试样的金相组织、晶粒大小。结果表明:采用SPS烧结,可以在较低的温度下实现w-re合金的致密化,并能有效控制晶粒长大,提高材料的硬度。

关键词：高比重合金放电等离子烧结显微组织与性能 w-re合金

Mo-re和w-re二元体系的热力学和相图优化

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上海金属 2023年第2期45卷 88-94页

作者：雷雄辉刘微鲁晓刚上海大学材料科学与工程学院上海200444 上海大学材料基因组工程研究院上海200444

应用CALPHAD方法和Thermo-Calc软件,对Mo-re和w-re二元系进行了热力学优化,得到了与试验数据及第一性原理计算结果吻合较好的结果。由于Mo-re和w-re体系较为相似,同时进行优化,尤其是对re端际的补充熵进行了统一,建立了更为合理的Mo-re... 详细信息

应用CALPHAD方法和Thermo-Calc软件,对Mo-re和w-re二元系进行了热力学优化,得到了与试验数据及第一性原理计算结果吻合较好的结果。由于Mo-re和w-re体系较为相似,同时进行优化,尤其是对re端际的补充熵进行了统一,建立了更为合理的Mo-re和w-re相图。

关键词： Mo-re合金 w-re合金第一性原理计算热力学性质相图

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搅拌摩擦焊用钨铼合金的研究进展

铜业工程 2023年第6期 80-88页

作者：李诵斌易锦伟习瑶瑶吴俊杰谌日葵李雄斌冯永山李阁平江西铜业技术研究院有限公司江西南昌330096 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110055

搅拌摩擦焊接技术是一种环保、低成本的固相连接技术,已经在航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域得到广泛应用。对于高熔点合金材料如钛合金和不锈钢的搅拌摩擦焊接而言,搅拌头材料成了主要制约因素。钨铼(w-re)合金凭借其高熔点、高... 详细信息

搅拌摩擦焊接技术是一种环保、低成本的固相连接技术,已经在航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域得到广泛应用。对于高熔点合金材料如钛合金和不锈钢的搅拌摩擦焊接而言,搅拌头材料成了主要制约因素。钨铼(w-re)合金凭借其高熔点、高硬度和强抗腐蚀性等优点,已成为研究和应用最热的搅拌摩擦焊接高熔点合金的搅拌头材料。本文综述了近年来在搅拌摩擦焊工艺中以w-re合金作为搅拌头材料的制备方法、复合强化技术和应用场景的研究进展。此外,还展望了拓宽w-re合金在搅拌摩擦焊领域应用的前景,包括降低w-re合金的生产成本和提高其服役寿命等方面,旨在推动w-re合金搅拌头材料在搅拌摩擦焊领域的进一步应用和发展。

关键词：搅拌摩擦焊 w-re合金制备工艺复合强化应用场景