強化金屬鎢基複合材料

金屬基複合材料越來越受到人們的廣泛重視，其增強體一般為顆粒、晶須(或短纖維)和纖維。金屬基複合材料較其基體合金而言，具有高的比強度、比剛度、較高的高溫強度。其製備方法主要有粉末冶金燒結法和鑄造法(注射成型)。

對於金屬鎢，由於其高的熔點(約為3410℃)和高的高溫力學性能 而在高溫環境下得到廣泛應用。但鎢的強度會隨溫度的升高而顯著下降，並且在一些特殊高溫環境中，要求材料有良好的高溫強度、耐燒蝕性能、抗氧化性能和低的熱導率，因而單一金屬鎢構件難以應用於這些環境下。

近來，有學者以複合碳化物顆粒作為鎢的增強體，加入到鎢基體中，形成複合碳化物顆粒增強鎢基複合材料，其中鎢為基體。攙雜物可以是Na、K等元素；另外可以在鎢中加入少量的ThO₂、HfC、Y₂O₃等彌散顆粒，對鎢形成彌散強化。強化金屬鎢基複合材料的步驟是：

1、將粒徑約為2～3μm、純度98％以上的複合碳化物4TaC·ZrC粉末與平均粒徑約為3.5μm、純度99％以上的鎢粉按體積百分比：4TaC·HfC∶W＝30∶70進行配比；

2.將複合碳化 物粉末與鎢粉混合均勻，混合方式為濕混，混合介質為乙醇、丙酮等，可以加入鋼球或陶瓷球(氧化鋁球或氧化鋯球等)以提高混合效率，將混合粉末和混合介質放於塑膠筒中或鋼筒中進行混合，混合時間為2～36小時；

3.混合後再在烘乾箱中烘乾，同時蒸發掉乙醇或丙酮的混合介質，並除去鋼球或陶瓷球等；4.將混合均勻的粉末，先在室溫下冷壓成型，而後熱壓燒結，也可不經冷壓成型直接熱壓燒結，燒結溫度為1900℃～2300℃， 加壓方式為單向或雙向加壓，施加壓力為15～45MPa，燒結保溫時間為 0.5～5小時，燒結氣氛為氫氣、氬氣、氮氣或真空。

上述方法可以用於製作弱氧化性氣氛下短時間工作的超高溫環境下的一些零部件，也可以用於製造還原氣氛下或真空下高溫環境中使用的一些零部件，如高溫模具、夾具等。經測試，所得金屬鎢基複合材料的緻密度為90～95％。室溫下的三點彎曲法測試的抗彎強度為700MPa左右，用 邊切口梁法測試的斷裂韌性為9MPa·m1/2，複合材料在1000℃時的三點彎曲抗彎強度約為800MPa。在1200℃時的拉伸強度大於300MPa。

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