钨合金制备工艺之液相烧结机制
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- 发布于 2013年9月13日 星期五 09:13
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经典的液相烧结认为液相烧结的动力来自于液相表面张力和固-液界面张力。液相烧结分为三个阶段：液相生成与颗粒重排阶段，溶解-析出阶段，固相骨架形成和晶粒长大阶段。
(1)液相生成与颗粒重排阶段。此阶段最短。首先，当温度升高到某一温度时，混合粉末体中的低熔点组元产生液相。随着液相的生成产生毛细管力，促使粉末体发生快速致密化。系统表面能的降低是孔隙消除的驱动力。颗粒重排时，在毛细管力的作用下，压坯类似于黏流回vP。随孔隙消除黏流液体的黏度提高，致密化速度下降。颗粒重排阶段的致密化程度取决于液体数量、颗粒尺寸、固体在液体中的溶解度。在此阶段，如果液相数量足够多，压坯可以完全致密。据估计，保证重排阶段发生完全致密性的液相量为35%。但过高的压坯密度或颗粒形状不规则，会导致在加热时产生固体颗粒接触，因而对重排阶段的致密化产生阻碍作用。
(2)溶解-析出阶段。随着重排阶段致密化速度的变慢，溶解和扩散效应渐渐成为主导，标志着液相烧结已进入溶解-析出阶段。在此阶段，固相向液相中溶解。溶解度与颗粒大小有很大关系，小颗粒优先在液相中溶解，随颗粒尺寸溶解的小颗粒通过扩散产生物质迁移而沉析在大颗粒的表面上。溶解-析出的一个结果是产生题粒粗化长大，此过程又称为Ostwald ripening（即Ostwald长大机制），同时溶解-析出导致进一步致密化。
(3)固相骨架形成和晶粒长大阶段。经过前两个阶段，颗粒互相靠拢，在颗粒接触表面同时产生固相烧结，形成牢固的固相骨架。在此阶段，致密化较慢，固相骨架形成阻碍颗粒重排，而且固相扩散效应会使晶粒进一步长大。如果坯块中含有气体而不能逸出来，会使残余孔隙进一步长大甚至产生坯块膨胀。因此，烧结时间过长会使合金性能降低。
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烧结后热处理之真空或惰性气氛脱氢处理
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- 发布于 2013年9月13日 星期五 09:13
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氢脆是导致合金性能降低的重要方面，为了提高烧结合金的性能，减少其氢含量，许多专家学者对热处理气氛（如真空和惰性气氛氩）对合金性能的影响进行了研究。气氛热处理的目的就是使在氢气气氛中烧结时吸附在钨合金中的氢解吸，通过流动气氛或抽真空排放到烧结坯体外，从而达到提高否金性能的目的。比氢气和氩气两种气氛对抗拉强度和伸长率的影响说明了无论在慢冷还是淬火状态下气氛处理对提高合金性能非常有效。玉华等人研究了真空热处理温度和时间对90钨-7镍-3铜合金力学性能的影响以及合金的氢含量与力学性能的关系，温度实验为在800—1250℃下保温5h，时间实验为在1100℃下保温1-7h。研结果表明，真空热处理可以降低合金中的氢含量，改善合金的性能。随真空热处理温度的提高，合金中的氢含量降低，随热处理时间的延长，合金中的氢含量降低。对钨-镍-铁系合金采用快速冷却和真空脱氢处理可以降低杂质在界面的偏析以及“氢脆”，使合金的强度得到显著提高。文献报道，真空热处理也能降低钨合金的氢含量，提高烧结产品的延性和强度，但氩处理是改善合金力学性能的一种行之有效的方法。周国安等人对95钨-3.5镍-1.5铁合金的热处理工艺也进行了研究，将氢气氛下烧结态的95钨-3.5镍-l.5铁在氩气气氛中以20℃/min的加热速度加热到1150℃再淬火可以消除杂质元素在界面的偏析，提高合金的抗拉强度和延性。若对其在真空度为0.133—0.0133Pa的中频感应真空炉内进行真空热处理，温度为800-900℃，保温40min，则合金的强度和冲击韧性明显提高。
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钨-镍-铜系高密度合金坯块制备之混合料制备
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- 发布于 2013年9月12日 星期四 11:27
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球磨混料法
一般来说生产高密度钨合金，混合料制备多数都采用原料粉末的干混法，即机械混合法。这种方法特点是制备工艺简便。用V形或锥形式的混料机。由于钨、镍、铜各种金属粉末的密度不同，为了达到混合料的均匀性，一般将钨、铜、钨粉，混合8-12h。
二次热解还原法
为了获得钨-镍-铜各成分高度均匀混合，并使混合料具有极高的烧结活性，人们研制出一种被命名为“二次热解还原法”的新工艺。所得的具有一定包覆性能的钨--镍-铜混合料之烧结温度较一般同成分的球磨混合料降低100-130℃，而且所得合更为优异。
二次热解还原法是首先将硝酸镍溶解于蒸馏水中，再将钨粉与硝酸镍溶液均匀混合，经焙解与还原，而得到镍包钨的复合粉末。然后将复合粉与氯化铜溶液混合、烘干、还原，而最后得到钨、镍、铜复合粉末。
机械合金化
机械合金化工艺是20世纪70年代以后发展起来的一种制取特殊合金材料的成熟工艺。采用机械合金化将金属原料粉末按比例装入鼓形球磨机中，加入钢球，为防止脏化也可用与产品成分相同的W合金球。机械合金化时间达到60h后混合粉末达到合金化，且成分分布均匀，然后按工序成形和烧结。其烧结温度可大大低。
此外，20世纪90年代以后国外研究发展起来的又一种新工——RSU反应喷射沉积法，采用这种方法时间短，见效快，生产的钨基合金粉末与机械混合粉末相比，大大提高了烧结活性、合金显微结构的均匀性和合金的力学性能。
高比重钨合金具有高密度、高强度、高硬度（被亲切地成为3H合金）和良好的延展性、导电性与导热性等综合优异性能而在武器制造中发挥了重要作用，继而在国防工业、航空航天和民用工业（如电气行业、钻探业等）中得到广泛的应用，高比重合金成为一种备受关注的军民两用合金材料。
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钨合金制备工艺
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- 发布于 2013年9月13日 星期五 08:59
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工艺流程
传统钨合金的制备工艺一般是将元素金属粉末钨、镍. 铁. 铜. 钴等按照所计的比例称量，混合，模压成形，然后采用液相烧结达到全致密。再对液相烧结后的产品进行真空等气氛处理，最后根据产品的最终形状和尺寸精度要求进行后续加工。
粉末混合与改性
钨合金的显微组织与初始粉末的混合状态具有密切的关系，若原料粉末混合不均匀，容易在烧结后的组织中产生偏析和成分不均，形成孔洞，不利于合金的致密化。
S.Eroglu等研究了粉末的混合方式和粉末的粒度对钨-镍-铁合金性能的影响。对于同一种粒度的粉末，以碾磨辐射球磨混合的力学性能较涡轮研磨辐射球磨混合的要高，主要原因是后者的混合效果较前者差，因此烧结后钨颗粒间的连接度大，性能偏低；Turblula方式混合的粗W粉（粒度为10. 5μm）的性能较其混合的细钨粉（粒度为3. 41μm）的性能要好，主要原因也是其对细粉不能进行充分的混合；而Attritor方式混合的粗W粉的延性较鈾W粉的要好，抗拉强度则变化不大。
黄宁等研究了镍的添加方式对钨基高密度合金显微组织和性能的影响，采用了四种不同的添加方式：(l)机械混合法，由于镍、铜等的密度较W的密度小很多，且它们的含量很少，所以混合粉末是不均匀的，使得烧结后的产品性能较差；(2)化学混合法，将镍、铜的盐溶液与W粉混合干燥并还原得到三元复合粉末，这样粉末混合得就更加均匀，烧结活性也更大，得到的产品性能较机械混合的要好；(3)镍以化学镀法加入，先用四氯化锡活化钨粉后，在镍的碱性溶液中用联氨作为还原剂将镍离子还原成金属，并沉积在钨粉的表面上，所以镍的分布较均匀，而且活性较好，产品的力学性能也更高，达到940MPa;(4)镍以共还原法的方式加入，是将钨、镍、铜的盐进行均匀混合后，经热解还原得到均匀的钨-镍-铜的复合粉末。
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纳米复合钨-2%氧化钍电极材料的制备之旋锻工艺
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- 发布于 2013年9月12日 星期四 11:00
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用旋锻法制备纳米复合钨-2% 氧化钍电极材料这一试验在太白钨合金厂进行，具体工艺过程如下：
(1)混料：把经过分散、混合好的复合粉末先经100目筛手动过筛3次，并静置30min。在过筛前加入黏结剂，黏结剂的配方为：乙醇+甘油(体积比1：(1.5-2))。黏结剂的加入比例为：每1000g过筛后的粉末加入3mL黏结剂。
(2)压形：钨粉末粒度为0.6μm，粒度很细，导致摩擦力增大，造成试样实际承受的压力仍然较小。试样压制后回弹力较大，造成内应力较大。同时造成试样的内部密度不均匀，表面密度较大，心部密度较小，易出现早期的分层和微裂纹，烧结时易爆裂。如果加入的黏结剂多，由于表面密度大，气体不易排出，也易造成爆裂。如果混粉不均匀，也容易造成压坯的早期断裂。综合考虑以上因素，压制工艺要点是：黏结剂的添加要适量；仔细控制混粉工艺，保证混粉均匀；加大压力；增加保压时间。具体工艺参数为：每根坯条的粉末质量580g（常规640g），压力70T（正常生产50T压力），压力约60MPa，保压时间5min。
(3)预烧结：在氢气保护下，在1150-1200℃温度下烧结1h，目的是提高坯体密度与强度以利于随后的电加热垂熔烧结。预烧结后坯体尺寸约为400mm x 12mm X 12mm。
(4)垂熔烧结：电流加热，电流为熔断电流的90%，温度不超过3000℃，时间为l0min。
(5)旋锻：将垂熔烧结后的坯条在1350-1450℃的温度下进行旋锻。
(6)拉拔：碱洗去毛刺和油污后拉拔电极丝。
(7)矫直磨光。
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