中子衍射高压腔体封垫材料—钨钛合金

中子衍射通常指德布罗意波长为约 0． 1 nm 左右的中子( 热中子) 通过晶态物质时发生的布拉格衍射。原位高压中子衍射技术的发展对材料科学、晶体化学和地球及行星科学起了巨大的推动作用，在晶体结构、点阵动力学、织构等研究中扮演了重要角色。

中子衍射高压腔体的封垫用于固定样品， 在高压下， 受高压而隆起的封垫形成一个金属环，对砧面起到保护作用。样品位于封垫中央样品孔中，封垫很好地阻止了样品的流变，同时使得液体样品和传压介质的装填成为可能，因此，试验对封垫材料其不便能耐高温度，还要耐高压。

早期的封垫材料为 Ti-Zr合金，是在 1900 ℃ 条件下，氩气保护的电弧炉中电弧熔化钛、锆金属，随后在炉中冷却到室温制得，但其强度不高，高压下被明显压缩。在寻找替代材料过程中，科学家们发现钨合金具有一系列优异的物理机械性能，如强度、硬度高， 延展性、韧性好， 热膨胀系数小，导电、导热性好，抗腐蚀和抗氧化性好，机加工和可焊性好等特点，。因此， 采用 W-Ti 合金制备封垫材料有其独有的优势。

通过粉末冶金方法制备适合于高压封垫材料的W-Ti 合金，将总质量占73.1% 的微米级W 粉和 26.9%的微米级TiH2 粉混合与硬质合金球一起放入行星高能球磨机，球料比为5∶1， 球磨罐中加入酒精，密封后进行球磨，球磨机转速为170r·min^-1，球磨时间22小时，球磨后的粉末经冷等静压成形后， 用真空钨丝烧结炉在1500 ℃下烧结3．0 小时，得到W-Ti合金封垫原材料。

研究发现，在行星球磨过程中，细小而硬的W 粉颗粒促进粗而脆的TiH2 粉末的破碎， 使整体粉末粒度变细，呈等轴颗粒状；在球磨小时后，W-TiH2混合粉末中TiH2 分解与W 形成 W-TiH₂固溶体，并且随球磨时间延长，W-TiH2 粉末的畸变和晶体缺陷增多，为合金烧结扩散提供更有利条件，组织更加致密，更加均匀细小。

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