抗震钨丝的掺杂机理

在原料中掺入K和Al,不能获得抗震钨丝,但是其产品能获得极好的加工性能;掺入K和Si,能获得只有极少量的中等抗震钨丝;掺入K、Si和Al,其产品能获得极佳的抗震性能,这是为什么呢?

早在上个世纪70年代初,国外专家提出了抗震钨丝钾泡弥散强化学说,但是这种学说还是一种唯象的理论。比如,钾泡的本质是什么?钾泡如何分裂,又以什么机制形成?分裂的钾泡个数受什么因素控制?钾泡在材料高温蠕变中的作用是什么?粗、细掺杂钨丝再结晶行为有无本质的不同?等等。这些基本问题缺乏可靠的实验依据和深入的理论分析。

近年来,国内外有关专家对掺杂钨丝的烧结过程中钾泡的产生、热加工过程中钾泡的特征以及钾泡在抗震钨丝中的作用进行了深入的研究。

1、掺杂元素K、Si、Al的作用

(1)在原料中掺入Si,大部分Si以硅酸盐或钨酸盐的形式保留在氧化钨的表面上,它有利地保持了氧化层的疏松性和还原期间水分的渗透性,这样有利于掺杂均匀,同时也有利于获得所必需的钾。这些盐极容易被HF酸洗去;

(2)掺入Al,铝在还原过程中大幅度地提高钨粉中钾的含量,能获得优质的抗震钨丝;

(3)掺入K,是为了最终产品———抗震钨丝能获得钾泡,钾泡的弥散化可以明显地降低钨丝的低温脆性,减少钨丝劈裂,使其钨丝获得极佳的抗震性能。

2、掺杂压坯在烧结过程中的变化

掺杂钨粉经过压制成型后进行烧结,在烧结过程中主要发生以下3个阶段的变化:

第一阶段是使压坯致密化,以达到适于机械热加工的密度和晶粒结构。

第二阶段是调整压坯的化学性质,包括K、Si、Al以及填隙浓度等,使压坯更加适于机械加工。

第三阶段是由于压坯中含有铝硅酸钾(或硅酸铝钾),它能在烧结过程中产生钾泡。

钾泡的产生同烧结过程一样,也主要分为3个阶段:

第一阶段是压坯中的铝硅酸钾(或硅酸铝钾)迁移到烧结第一阶段形成的孔隙颈部。

第二阶段是铝硅酸钾(或硅酸铝钾)分解成低价氧化物,低价氧化物通过与表面连通的孔隙而挥发掉,在此阶段大多数铝和硅在进入固熔体之前就从与表面连通的孔隙中蒸发掉了。在第一和第二烧结阶段期间,钾仅位于亚微米球形孔隙中。

第三阶段是氧从小的球形孔隙中而钾从亚微米孔隙中扩散到不规则大孔隙中,钾保留在钨基体的小球形孔隙和不规则大孔隙中,当钾扩散到大孔隙中时,其蒸气压力会阻碍这些孔隙的进一步收缩,使其致密化受到限制。

3、烧结后压坯在热加工过程中钾的变化

掺杂钨压坯烧结后,经过一系列热加工时,含钾的孔隙会变长成椭圆形,椭圆直径随热加工的延续而变小,当含这些椭圆孔隙的掺杂钨制品退火时,这些椭圆孔隙将会破裂成一排排球形小气泡,或者它们收缩成单个气泡,这就形成了钾泡。当钾泡形成后,它们就会增大至平衡尺寸为止。钾泡中的钾在高温下呈蒸气态充满整个钾泡,而在低温下则以结晶态的薄层沉积在钾泡的内壁上。

总之,掺杂钨压坯烧结的主要特征是因含掺杂剂的还原钨粉中亚微米空隙,它使掺杂钨压坯产生钾泡。与钾泡的产生有关联的化学性质对掺杂钨压坯的性能、钾浓度、钾泡分布、晶粒结构与密度,以及形成最终产品的性能都产生十分重要的影响。除了钾泡的影响外,掺杂烧结钨坯压坯的密度和显微结构也是很重要的。因此,这些问题还有待进一步深入地探讨和研究。

钨产品生产商、供货商：中钨在线科技有限公司
产品详情查阅：http://www.chinatungsten.com
订购电话：0592-5129696 传真：0592-5129797
电子邮件： sales@chinatungsten.com
钨新闻、价格手机网站，3G版：http://3g.chinatungsten.com
钨新闻、价格手机网站，WML版：http://m.chinatungsten.com

• < 上页
• 下页 >