TiC对W-7Cu复合材料组织与性能的影响

发布时间：2020-12-13 02:07

　　以超细/纳米W-7Cu粉末、TiC粉末为原料,采用机械球磨法制备不同含量TiC（0.3%、0.5%、0.7%、1.0%（质量分数））的W-7Cu复合粉体,经压制、预烧、烧结,获得了W-7Cu-nTiC复合材料。研究了TiC添加量对W-7Cu复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:在1300℃烧结后,添加不同含量的TiC,使得W-7Cu材料的晶粒大小从5～10μm细化到2～5μm;相对密度和抗拉强度也得到提高;在TiC添加量为0.3%时,相对密度从98.22%提高到98.63%,抗拉强度从781MPa提高到843MPa;材料的断裂方式从沿晶断裂变为沿晶断裂和穿晶断裂混合的断裂方式。说明TiC的添加,起到良好的细晶强化和弥散强化的作用。 

【文章来源】：中国有色金属学报. 2020年06期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

烧结温度对W-7Cu材料相对密度、抗拉强度的影响

图3(a)所示为不同TiC添加量的W-7Cu材料的烧结相对密度趋势图。从图3(a)中可以看出，随着TiC添加量的增加，材料的相对密度呈现先升高后降低的趋势，在TiC添加量为0.3%时达到最大值，为98.63%，说明适量TiC的添加不仅不会降低材料的相对密度，反而有利于提高其相对密度，合金相对密度的高低与合金内部孔隙的多少直接相关，孔隙越多，合金的相对密度越低。有研究表明[10]，坯体中的氧是造成烧结过程中形成孔隙的主要原因。碳化物在800℃以上高温烧结时会与坯体内的氧发生反应生成碳氧化合物和CO/CO2气体，在快速致密化前降低了坯体内的氧含量，而反应生成的CO/CO2气体则通过颗粒间连续的孔隙网络排除烧结体外，使得烧结中后期产生的水蒸气减少、闭孔数目减少，烧结体相对密度增大[17]。随着TiC的继续增加，Ti C颗粒在烧结过程中容易发生团聚[9]，由于共价化合物TiC化学性质稳定，难以发生塑性变形和物质迁移，比钨更难烧结致密。因此，在TiC团聚区域会出现孔洞等缺陷，增大了烧结体孔隙度，导致其相对密度降低。2.2.2 TiC添加量对W-7Cu材料抗拉强度的影响

图4所示为W-7Cu-n TiC(0≤n≤1)材料在光学显微镜下的金相照片。由图4可知，随着TiC添加量的增加，晶粒显著细化，纯W-7Cu材料中钨颗粒的粒径在5～10μm，添加TiC后的钨颗粒的平均粒径在2～5μm。这是因为，在高温下烧结时，不同的钨颗粒会发生聚集再结晶，导致钨颗粒长大。当TiC粒子弥散分布在钨基体中，晶界迁移遇到第二相质点时，晶界线将会被钉扎、拉长，不易挣脱质点的障碍向前移动，这就提高了位错运动所需要的能量，同时，晶粒细化增加了晶界面积，当材料承受载荷发生断裂时，裂纹扩展需要穿过更多的晶界、消耗能多的能量，有利于合金强度的提高，这与2.2.2节中抗拉强度分析结论是相符的。2.3.2 断口形貌


本文编号：2913690