鎢銅電極製備­­—爆炸粉末壓實法簡介

一般來說，對於鎢W和銅Cu兩種金屬元素互不相溶且熔點相差較大所組成的複合材料被稱作假合金。其主要通過粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）的方法製備多孔鎢骨架後進行銅液的浸漬與熔滲，或者是採用混合粉末壓制坯料後再進行液相燒結，從而獲得鎢銅複合材料。但是，對於鎢銅W-Cu系統來說，鎢和銅兩相的相互浸潤性較差，鎢在液相銅中也幾乎不發生溶解，這就使得其難以達到預期均勻的組織結構以及高緻密化的程度。

爆炸粉末壓實法屬於爆炸成型加工的一種，其是利用爆炸所產生的高衝擊能量，即將炸藥的化學能轉化為機械能，對粉末進行絕熱壓縮，瞬間產生高溫高壓使粉末材料達到緻密化。除此之外，爆炸加工還包括爆炸焊接、爆炸硬化、高速鍛模等方面。常用的炸藥有硝銨炸藥、導爆索、橡膠炸藥、TNT等等。該工藝與常規加工方法（衝壓、液壓）相比具有許多優勢，如炸藥爆炸是一個極為快速的過程，作用時間短（微秒）、壓力大、變形速度快、具備快熔快冷性有利於保持粉末良好的自身特性。因此，其被廣泛地應用於金屬基複合材料、金屬間化合物、納米塊體以及准晶、微晶、非晶等亞穩合金的粉末壓實研究中。下圖是目前國內相關學者在研究過程中較為常見的一種直接粉末爆炸壓制成型裝置：

實際上，直接爆炸壓制成型的方法並不需要很大的設備投資，如上圖所示其裝置的結構也較為簡單。將粉末放在有端塞的低碳鋼管或鋁管中（初裝密度為50%），進行抽真空處理並密封，管外覆蓋一層用量適當、藥層厚度與密度均勻的炸藥。雷管點火後，就發生以一定速度沿管壁向下的爆轟使管子和所盛粉末壓實，其爆轟的速度和作用壓力取決於所用炸藥的類型。但是，爆炸壓實成型也存在一些缺陷使其難以得到推廣和實現工業化、規模化。其中最大的因素是爆炸壓實成型所產生的載入速度很高，難以得到有效的管理和控制，另一方面，爆炸參數和待壓粉末類型間的依存關係也尚在研究當中。

爆炸壓實後將壓實坯料在真空爐內900℃下退火2小時，並進行時效處理。然後採用維氏硬度儀（HV）進行試樣的硬度檢測，採用阿基米德法（即比較法、積分法的思想）檢測燒結後制取樣品的緻密度，再通過掃描電鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）觀察產品的斷口形貌。可以觀察到斷裂面的晶粒分佈情況以及斷裂的形式。總的來說，爆炸粉末壓實是利用炸藥爆炸所產生的衝擊波載入技術將粉末壓實，粉末在衝擊波的作用下高速絕熱摩擦和絕熱剪切，表明產生局部高溫，使粉粒表面層熔化而達到冶金粘結的目的，而粉末的壓實主要是通過粉末的塑性變形和破碎實現的。

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