中子衍射高壓腔體封墊材料—鎢鈦合金

中子衍射通常指德布羅意波長為約 0． 1 nm 左右的中子( 熱中子) 通過晶態物質時發生的布拉格衍射。原位高壓中子衍射技術的發展對材料科學、晶體化學和地球及行星科學起了巨大的推動作用，在晶體結構、點陣動力學、織構等研究中扮演了重要角色。

中子衍射高壓腔體的封墊用於固定樣品， 在高壓下， 受高壓而隆起的封墊形成一個金屬環，對砧面起到保護作用。樣品位於封墊中央樣品孔中，封墊很好地阻止了樣品的流變，同時使得液體樣品和傳壓介質的裝填成為可能，因此，試驗對封墊材料其不便能耐高溫度，還要耐高壓。

早期的封墊材料為 Ti-Zr合金，是在 1900 ℃ 條件下，氬氣保護的電弧爐中電弧熔化鈦、鋯金屬，隨後在爐中冷卻到室溫制得，但其強度不高，高壓下被明顯壓縮。在尋找替代材料過程中，科學家們發現鎢合金具有一系列優異的物理機械性能，如強度、硬度高， 延展性、韌性好， 熱膨脹係數小，導電、導熱性好，抗腐蝕和抗氧化性好，機加工和可焊性好等特點，。因此， 採用 W-Ti 合金製備封墊材料有其獨有的優勢。

通過粉末冶金方法製備適合於高壓封墊材料的W-Ti 合金，將總品質占73.1% 的微米級W 粉和 26.9%的微米級TiH2 粉混合與硬質合金球一起放入行星高能球磨機，球料比為5∶1， 球磨罐中加入酒精，密封後進行球磨，球磨機轉速為170r·min^-1，球磨時間22小時，球磨後的粉末經冷等靜壓成形後， 用真空鎢絲燒結爐在1500 ℃下燒結3．0 小時，得到W-Ti合金封墊原材料。

研究發現，在行星球磨過程中，細小而硬的W 粉顆粒促進粗而脆的TiH2 粉末的破碎， 使整體粉末細微性變細，呈等軸顆粒狀；在球磨小時後，W-TiH2混合粉末中TiH2 分解與W 形成 W-TiH₂固溶體，並且隨球磨時間延長，W-TiH2 粉末的畸變和晶體缺陷增多，為合金燒結擴散提供更有利條件，組織更加緻密，更加均勻細小。

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