硼化鋯添加對 93wt% 鎢合金的影響

最近，有研究人員通過粉末冶金製備了用高度均勻分散的 ZrO2 顆粒增強的 93wt% 鎢合金，同時研究了硼化鋯添加 (ZrB2) 對 93wt% 鎢重合金的影響。

鎢重合金 (WHA) 通常根據基體的成分進行分類。基體成分的比例顯著影響鎢合金的力學性能。在鎢中加入鎳和銅，製成鎢合金，降低燒結溫度。這些合金繼續使用，特別是在非磁性材料中。後來鐵被銅取代，這增加了鎢合金的強度。例如，添加 Y2O3 和錸以減小鎢顆粒的尺寸並改善機械和磨損性能。在鐵被快速氧化的同時，錳被取代以降低燒結溫度並改善剪切鍵的形成。

（圖片來源：李/材料科學與工程）

在最近的一項研究中，Wang 等人表明與純鎢相比，W-ZrB2合金的力學性能明顯提高，原本較弱的界面得到明顯強化。此外，硼化鋯的添加也被證明對具有固有脆性和弱晶界的鉬合金有效。

為製備性能優良的細晶鎢重合金，選用兩步還原法製備的超細複合粉末93W-4.9Ni-2.1Fe為原料。透射電子顯微鏡和功率譜分析表明，ZrO2 顆粒是由 ZrB2 與晶界氧反應形成的。 93W-0.75ZrB2合金的最大抗拉強度、伸長率和硬度分別可以達到963±16 MPa、18.4±1.3%和387.6±4.4 HV。 EBSD 表徵表明，WHA 具有兩相分佈的微觀結構特徵，由沒有優選晶體取向的 BCC W 晶粒和 FCC γ 基體相組成。 93W-0.75ZrB2合金中的W晶粒尺寸為19.2±8.6μm，遠小於93W合金中的。

（圖片來源：李/材料科學與工程）

結果表明，在未添加 ZrB2 的 93W 合金中，也發生了很大一部分 W-W 界面剝離。因此，93W 合金由於界面結合最弱而表現出較低的強度。隨著ZrB2添加量的增加，W晶粒尺寸明顯減小，W晶粒解理斷裂次數增加，從而提高了抗拉強度。當ZrB2的添加量增加到0.75 wt%時，ZrO2顆粒在合金中分佈均勻，對氧化物分散強度產生影響。

文章來源：Li, Z. B., Wang, Y., Zhang, H., Chen, B., Zhang, G. H., & Chou, K. C. (2021)。添加 ZrB2 對 93 wt.% 鎢重合金顯微組織演變和力學性能的影響。材料科學與工程：A, 825, 141870. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2021.14187

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