稀土釔彌散強化細晶鎢材料

鎢具有高熔點、高硬度，良好的高溫強度、導熱、導電性能，低的熱膨脹係數，與等 離子作用時低濺射、不與H發生化學反應、H⁺滯留低等特性，是一種非常重要的高溫結構材料和功能材料，在核聚變領域中被廣泛用作面向等離子體材料和偏濾器部件材料。

但是，其脆性也是眾所周知的，由於傳統粉末燒結軋製方法的局限性，純鎢材料存在組織非常粗大、呈纖維狀取向、DBTT高、再結晶溫度低、脆性大等缺陷。因此，添加第二相粒子細化鎢晶粒、並起到彌散強化純鎢成為當前發展的一個重要方向。

有研究人員採用非均相沉澱-噴霧乾燥-煆燒-熱還原-常規燒結技術製備高性能稀土釔彌散強化細晶鎢材料，其緻密度接近全緻密(≥98.5％)，稀土釔顆粒在鎢晶粒內和鎢晶界超均勻彌散分佈，組織均勻且細小，平均晶粒度在10μm以下，具有良好的室溫、高溫力學性能和抗高熱負荷衝擊性能。以製備成分為W-0.1wt％Y₂O₃的彌散強化細晶鎢材料為例。

(1)根據最終所要製備的稀土氧化物質量分數，按品質比例稱取可溶性稀土鹽和鎢酸鹽，即稱取1.02g硝酸釔， 411.27g偏鎢酸銨，分別配製成50g/L的稀土鹽溶液和150g/L的鎢鹽溶液。

(2)在硝酸釔溶液中緩慢滴加入濃度為10wt％的氨水，調節pH至7.2，並加入0.2g PEG400作為反應分散劑，在超聲波振動及電動攪拌機攪拌的作用下，使稀土鹽與堿反應形成均勻懸浮Y(OH)3顆粒膠體；然後將鎢鹽溶液加入到Y(OH)3膠體中，緩慢滴加入濃度為 10wt％的草酸，調節pH至6.5，並加入2g PEG400作為反應分散劑，在超聲波振動及電動攪拌機攪拌的作用下使鎢酸鹽形成鎢酸微粒子，並以Y(OH)₃膠體粒子為核心，沉澱包覆在Y(OH)₃ 膠體粒子周圍，最終形成共沉澱包覆粒子膠體；

(3)然後，將該膠體在360℃下進行噴霧乾燥，噴霧轉頭轉速為20000轉/分，得到鎢與稀土氧化釔的複合前驅體粉末。

(4)將複合前驅體粉末在350℃下煆燒，煆燒時間為2h；經解團聚、過篩後，在780℃、H₂氣氛下保溫4h；得到含0.1wt％Y₂O₃的超細鎢粉。

(5)將含0.1wt％Y2O3的超細W複合粉末模壓成形，壓坯預燒後再在1950℃下燒2h，得到W-0.1wt％Y₂O₃材料，該材料緻密度在99.2％以上，顯微組織細小且均勻，晶粒度在 10μm以下；材料在200MW/m²高熱流密度衝擊下樣品表面不出現開裂。

與高能球磨機械合金化相比，採用“非均相沉澱-噴霧乾燥-煆燒-氫還原法”製備的含微量稀土釔的超細鎢複合粉具有更大的燒結活性；更好的緻密度，燒結體晶粒尺寸為5～10μm，且組織更為均勻，具有優異的室溫、高溫強韌性。