鎢是一種金屬，最高熔點為 3440 °C。其優異的物理性能，如良好的導熱性和低熱膨脹係數，使其廣泛應用於高溫應用，包括航空航天、核能和國防工業。鎢的重要應用之一是面向等離子體的材料，它面臨高溫、高核輻射等惡劣環境。

 

鎢作為面向等離子體的材料面臨幾個問題：高溫脆性、再結晶脆性和輻射誘導脆性。關於附加相，研究集中在第二相顆粒（碳化物或稀土氧化物）的分散上。這種方法可以提高鎢粉的物理性能。

 

 

因此，鎢-氧化镨複合材料（Pr2O3/W）是由仲鎢酸銨（APT）製備的。通過摻雜镨 (Pr2O3)，鎢的物理性能得到了廣泛的改善。 Pr2O3/W複合材料的合成過程如下：

 

最初，在室溫下劇烈攪拌下，將 30 g APT 和 0.56 g 硝酸镨 (PrN3O9·6H2O) 依次溶解在 150 ml 去離子水中。反應24小時後過濾溶液，確保APT和Pr離子反應完全，所得粉末在60℃下乾燥2小時。然後將粉末在氮氣氣氛下在 450°C 下煅燒一小時，從而將粉末轉化為氧化物混合物。接著，在單管電加熱爐中用高純氫氣還原前驅體。將含有前體的舟放在爐管的中央部分，並在氣流中以 5°C/min 的速度加熱至 800°C，然後在該溫度下保持 6 小時。之後，將樣品冷卻至室溫，仍然在氫氣流下。在單獨的實驗中，原樣的 APT 在相同條件下被還原為純鎢粉。

 

 

通過SPS（技術對樣品進行固結。本研究中燒結程序的溫度曲線。在單軸壓力作用下緩慢增加到 43.3 MPa，脈衝電流將粉末加熱到 450 °C。然後在 43.3 MPa 的恆壓下，以 50 ℃/min 的加熱速率將粉末加熱至 700 ℃。粉末在 700 °C 下保持 2 分鐘，同時壓力從 43.3 MPa 增加到 57 MPa。所有上述燒結過程均在真空中進行。然後使用氬氣和氫氣的流動氣體混合物進行以下燒結過程。將樣品以 100°C/min 的加熱速率加熱至 1300°C，並在 1300°C 下保持 20 分鐘。隨後，將樣品以約100℃/min的升溫速率加熱至1800℃，保溫2min後，以100℃/min的降溫速率冷卻至室溫。燒結樣品的尺寸為直徑約 20 毫米，厚度約 2.0-3.0 毫米。燒結樣品的密度測量通過阿基米德方法進行。使用鎢和 Pr2O3 的理論密度計算出相對密度 (RD)，分別為 19.3 g/cm3 和 6.85 g/cm3。拋光燒結樣品在室溫下在 200 g 載荷和 20 秒的停留時間下進行維氏顯微硬度測試。維氏顯微硬度計算為十次測量的平均值。

 

總之，鎢-氧化镨複合材料 (Pr2O3/W) 是由仲鎢酸銨 (APT) 使用濕化學法和 SPS 燒結製備的。通過摻雜镨 (Pr2O3)，鎢的物理性能得到了廣泛的改善。 SEM 圖像顯示 Pr2O3 顆粒均勻分佈在鎢基體中。通過 SPS 燒結製備的塊狀樣品的晶粒尺寸、相對密度和維氏硬度 HV0.2 分別為 4 μm、98.3% 和 377.2。 Pr2O3/W 樣品的拉伸強度值高於純鎢的拉伸強度值。