稀土钇弥散强化细晶钨材料

钨具有高熔点、高硬度，良好的高温强度、导热、导电性能，低的热膨胀系数，与等 离子作用时低溅射、不与H发生化学反应、H⁺滞留低等特性，是一种非常重要的高温结构材料和功能材料，在核聚变领域中被广泛用作面向等离子体材料和偏滤器部件材料。

但是，其脆性也是众所周知的，由于传统粉末烧结轧制方法的局限性，纯钨材料存在组织非常粗大、呈纤维状取向、DBTT高、再结晶温度低、脆性大等缺陷。因此，添加第二相粒子细化钨晶粒、并起到弥散强化纯钨成为当前发展的一个重要方向。

有研究人员采用非均相沉淀-喷雾干燥-煅烧-热还原-常规烧结技术制备高性能稀土钇弥散强化细晶钨材料，其致密度接近全致密(≥98.5％)，稀土钇颗粒在钨晶粒内和钨晶界超均匀弥散分布，组织均匀且细小，平均晶粒度在10μm以下，具有良好的室温、高温力学性能和抗高热负荷冲击性能。以制备成分为W-0.1wt％Y₂O₃的弥散强化细晶钨材料为例。

(1)根据最终所要制备的稀土氧化物质量分数，按质量比例称取可溶性稀土盐和钨酸盐，即称取1.02g硝酸钇， 411.27g偏钨酸铵，分别配制成50g/L的稀土盐溶液和150g/L的钨盐溶液。

(2)在硝酸钇溶液中缓慢滴加入浓度为10wt％的氨水，调节pH至7.2，并加入0.2g PEG400作为反应分散剂，在超声波振动及电动搅拌机搅拌的作用下，使稀土盐与碱反应形成均匀悬浮Y(OH)3颗粒胶体；然后将钨盐溶液加入到Y(OH)3胶体中，缓慢滴加入浓度为 10wt％的草酸，调节pH至6.5，并加入2g PEG400作为反应分散剂，在超声波振动及电动搅拌机搅拌的作用下使钨酸盐形成钨酸微粒子，并以Y(OH)₃胶体粒子为核心，沉淀包覆在Y(OH)₃ 胶体粒子周围，最终形成共沉淀包覆粒子胶体；

(3)然后，将该胶体在360℃下进行喷雾干燥，喷雾转头转速为20000转/分，得到钨与稀土氧化钇的复合前驱体粉末。

(4)将复合前驱体粉末在350℃下煅烧，煅烧时间为2h；经解团聚、过筛后，在780℃、H₂气氛下保温4h；得到含0.1wt％Y₂O₃的超细钨粉。

(5)将含0.1wt％Y2O3的超细W复合粉末模压成形，压坯预烧后再在1950℃下烧2h，得到W-0.1wt％Y₂O₃材料，该材料致密度在99.2％以上，显微组织细小且均匀，晶粒度在 10μm以下；材料在200MW/m²高热流密度冲击下样品表面不出现开裂。

与高能球磨机械合金化相比，采用“非均相沉淀-喷雾干燥-煅烧-氢还原法”制备的含微量稀土钇的超细钨复合粉具有更大的烧结活性；更好的致密度，烧结体晶粒尺寸为5～10μm，且组织更为均匀，具有优异的室温、高温强韧性。

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