纳米钨-碳化锆合金

金属钨由于其高的熔点、高的高温力学性能，广泛用于高温部件、照明、国防等领域，此外还具有热膨胀系数低、抗溅射等优点，是最有希望的聚变堆候选壁材料。然而，钨存在低温脆性和再结晶脆性等缺点，导致其容易发生脆断且难以加工成型，影响了其应用范围。

此外，纯钨的强度会随温度的升高而明晰降低，而且纯钨在高温下还会发生再结晶而脆化。

人们为了改善金属钨的强度和韧性，作了一些尝试和努力，如在钨中添加高熔点第二相颗粒，如碳化钛、碳化锆、氧化镧、氧化钇等，能够起到弥散强化和细化钨晶粒的作用，可以提高钨的高温强度和再结晶温度，但是却使钨的韧性降低。

在众多尝试中，有学者提出了一种纳米钨-碳化锆合金的制备方法，其内容包括如下步骤：

1）、混合步骤，包括湿法混合和干法混合：

按照重量百分比为98.0～99.8%：0.2～2.0%的比例，将金属钨粉体和碳化锆粉体 混合均匀，得到混合物；其中，金属钨粉体的粒径≤5μm，纯度最好在99.5%以上；碳化锆粉体 的粒径≤300nm，纯度最好在98%以上；其中粉体混合可以采用球磨机、混料机或者研磨，粉 体的混合最好在氩气、氮气、≤10Pa的真空或者于酒精介质中湿法进行；

2）、直接热压烧结成型步骤：

于温度1600～2300℃下热压烧结成型；

3）、加工步骤：

将步骤2）烧结成型后的钨块体在800～1600℃热塑性变形加工，制得纳米钨-碳化锆合金。

纳米钨-碳化锆合金的力学性能和高温稳定性能好，碳化锆纳米颗粒可均匀分 布到钨晶粒的内部，避免了粗大颗粒在钨晶粒处产生的应力集中和脆化，既能够通过钉扎位错、提高强度和高温性能，同时又保证了韧性，使合金的韧脆转变温度大幅降低，可望在高温部件、航空航天器件、耐高温容器及聚变反应堆壁材料等方面得到应用。

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