纳米碳化钽弥散强化钨块体材料

钨是一种难熔金属（熔点高达3410℃），具有良好的导电性、低的溅射腐蚀速率、较小的热膨胀系数、低的蒸汽压及高温强度等性能，因此，钨制品被广泛应用于航空、航天、原子能和高温领域，如被选为ITER中的面向等离子体材料。

但由于钨的熔点高，难以通过熔铸的方法制备，所以大多采取粉末冶金的方法制备块体材料。但一般的粉末冶金方法制备的钨块体材料组织不致密，在烧结后孔隙率较高，需要锻轧才能致密化，而小尺寸钨块体材料无法锻轧。另外，为了提高钨的再结晶温度，需要加入弥散强化第二相。面向等离子体材料要求采用低原子序数或（和）高原子序数材料；不能含氧，因此不能用氧化物作为弥散强化相。碳化钽作为弥散强化相可用于面向等离子体材料，纳米碳化物有更好的弥散强化和提高再结晶温度的效果。

在应用中，制造纳米碳化钽弥散强化钨块体材料包括以下步骤：

（1） 通过液相法自制纳米碳化钽粉末，纳米TaC的制备工艺为：将TaC_l5和无水乙醇在40~80℃下超声振荡反应生成乙醇钽，然后加入纳米碳粉在1200~1300℃的真空气氛下烧结10~40min；

（2） 将上述的一定量纳米TaC粉末和商业钨粉进行球磨混料；

（3）将混合好的粉料装入自制的聚氯乙烯包套中，在250MPa的压力下，进行保压10min的冷等静压成型。

（4）将冷等静压成型好的坯体装入石墨模具中，然后将材料坯体和石墨模具一同放到叶腊石包套中，进行超高压力通电烧结，超高压力通电烧结的工艺为：烧结压力为1~10GPa，通电功率为1800~2200W，烧结时间为10~20min。

本制备方法具有操作方便、工艺简单等特点。所获得的钨块体材料具有高致密度、高硬度和高的抗弯强度。通过测试，制品的最高相对密度可达到99.48%，最高硬度为923.92HV0.1/10，最高抗弯强度为892MPa。

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