纳米钨合金粉末的烧结行为

制备纳米钨基复合粉末一个很重要的意图就是制备高性能细晶钨合金材料。相对纳米钨合金粉末制备来说，人们对纳米钨合金的烧结技术的研究少得多。较常见的研究大多体现在采用和以往相同的常规烧结方法研究纳米粉末的烧结行为，这些研究揭示了纳米粉末烧结所特有的现象和规律，取得一些较好的效果，从而可以肯定纳米粉末是细化晶粒和得到性能合金的发展方向。

在国内，我们最早开始对机械合金化的纳米晶粉末进行了大量的研究。研究结果表明，由机械合金化制备的钨-镍-铁纳米晶合金粉末在烧结过程中，由于球磨使颗粒内产生了很多位错和缺陷，产生了大量的晶格畸变，形成了超饱和固溶体和非晶相。晶格畸变和大量的纳米晶界的形成使系统的自由能、原子活性和分布在纳米晶界上的原子数增加，因而促进了烧结时原子之间的扩散，而且球磨使粉末之间的混合达到了原子级水平，所有这些都会缩短原子之间的扩散距离，促进烧结致密化。在1350~1450摄氏度进行固相烧结可达到全致密化，可以消除由液相烧结引起的变形。最终合金的晶粒约为3微米，抗拉强度大于1200MPa，而传统钨-镍-铁高密度合金的抗拉强度一般在700~1000MPa之间，较之有大幅度的提高，并揭示了在高于液相线温度进行液相烧结时，钨晶粒发生迅速长大，钨晶粒尺寸又接近传统合金组织。

在国外科学家也对93W-5.6Ni-1.4Fe钨基合金经机械合金化后得到的纳米粉进行了烧结研究。该粉末经冷等静压后在1485摄氏度下进行液相烧结，最终晶粒尺寸在27微米，在低于1430摄氏度的温度下进行固相烧结得到晶粒尺寸为3微米，相对密度为97%，其与球磨时间无关。许多学者对纳米W-Cu粉末的烧结行为也进行了大量的研究。科学家对球磨W-Cu合金粉末的烧结行为进行了研究。传统W-Cu混合粉末在450~600摄氏度时会产生膨胀。将钨粉和铜粉混合进行高能球磨所制备的合金粉末可以有效地避免膨胀的发生。对纳米W-Cu合金粉末采用常规烧结，可以在较低的温度下达到近全致密（密度为98~99%）、晶粒为1微米的合金。对纳米WC-Co粉末研究表明，纳米WC-Co的烧结致密化在5~15min内可以完成，在开始的几分钟内，晶粒长大非常块，以后长大与时间呈线性相关。

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