偏钨酸铵制备强化钨合金

钨 (W) 合金广泛应用于许多工程应用，包括辐射屏蔽、配重平衡、电触点、阻尼装置和动能穿透器。广泛的应用得益于其高熔点、良好的热稳定性、高强度和高辐射吸收能力。然而，钨合金具有低温脆性和再结晶过程中出乎意料的生长特性。

弥散强化已被证明是提高钨材料物理性能的可靠技术。机械合金化或湿化学法是在钨合金上进行分散的最常规途径。硼化锆（ZrB2）是一种典型的硼化物基陶瓷，是超高温陶瓷家族的重要成员。 ZrB2 具有非常高的硬度和熔点。

为了解决晶界脆性问题，提高制备效率，将ZrB2分散在钨上以增强其物理性能。以偏钨酸铵为原料制备了一种强化钨合金，最高强度提高了300%，最高硬度提高了88%。加强的W-ZrB2复合材料的合成如下：

W-0.2 ZrB2：将27.6g偏钨酸铵（(NH4)6W7O24·6H2O，AMT）、1g PVP和0.04g ZrB2（平均直径100nm；纯度>99%）放入100ml去离子水中，加入氨水PH 为 12。搅拌 20 分钟。超声分散1h。然后将溶液注入液氮中。冷冻前体在298K和1Pa真空度下干燥约10小时。干燥后，将冷冻前体在电炉中在 823K 下煅烧 2 小时以分解 PVP。粉末在 H2 气氛（0.6L/min）下在 873K 下转化为钨粉 2 小时，在 1073K 下转化为 2 小时。将还原后的粉末（20g）在 1873K 和 50MPa 下进行 SPS 烧结 1 分钟。升温速率从室温到973K为423K/min，然后在973K到1473K范围内降低到353K/min，然后增加到423K/min直到1873K。

W-0.5/1.0 ZrB2：除ZrB2添加量增加到0.1g/0.2g外，其他步骤同上。所有烧结态钨合金的形状均为圆柱形，直径为20mm。

综上所述，以偏钨酸铵为原料制备了一种强化钨合金，最高强度提高了300%，最高硬度提高了88%。烧结合金在晶粒内部和晶界均显示出均匀的颗粒分布。 W-1.0% ZrB2的抗弯强度为1279MPa，明显高于纯钨的312. 6MPa。更重要的是，W-ZrB2 合金的所有断口形貌均呈现完全的跨晶断口。与纯钨几乎完全的晶间断裂和传统弥散增强钨合金（W-TiC，W-Y2O3）的不完全穿晶断裂相比，证明了W-ZrB2合金中原始脆弱的钨晶界得到了极大的强化。

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