内嵌式钨铜粉末爆炸复合结构材料的研究

发布时间：2022-01-26 03:20

　　为满足托克马克核聚变装置内壁材料对W-Cu复合材料的需求,提出了内嵌式粉体爆炸复合方法和技术工艺。先用该方法制备内嵌式W-Cu粉复合材料,其实验粉末分别采用粒径3μm与23μm的纯钨粉和添加10%铜粉的W-Cu混合粉末（质量分数）。然后利用扫描电子显微镜、显微硬度计对内嵌式W-Cu粉复合材料进行表征、分析。结果显示,实验粉末经过爆炸烧结压实后能达到90%以上该密实材料的密度。添加10%铜粉后制备的W-Cu粉复合结构材料结合界面更加规则均匀理想,结合界面附近几乎没有孔隙,粉末压实部分孔隙度更小且孔隙的尺寸更小,均匀致密性更好,但粉末压实层硬度更低。使用粒径3μm的混合粉末与23μm的混合粉末,后者制备的W-Cu粉复合材料,粉末压实部分均匀致密性更好,孔隙度更小且孔隙的尺寸更小,粉末压实层密度更大,但硬度更低。 

【文章来源】：工程爆破. 2020,26(01)CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

粉末颗粒表层不同部位的微质点速度

金属板采用T2紫铜,尺寸为80 mm×100 mm×14 mm,对铜板侧面(100 mm×14 mm的面)开双排错位为φ4 mm的圆孔,两排孔中心距3 mm,单排孔两开孔中心距7 mm,开孔上端距金属板上表面2 mm,开孔下端距金属板下表面5 mm(见图2)。金属粉末采用纯度大于99.9%的电解铜粉以及纯度大于99.9%的结晶钨粉,从粉末的扫描电镜(Scanning Electron Microscope ,SEM)图像(见图3)可看出,铜粉和钨粉的粒度均有3 μm和23 μm两种。实验前,将开孔一端密封,从另一端将粉末逐步装填进开孔内,一边装填一边逐步压实,排出粉末间隙空气,尽量增大装填密度,装填完成后,将开孔另一端也密封。炸药采用的是工业乳化炸药,密度1.15 g/cm3,爆速约为4 750 m/s,装药厚度20 mm,炸药用量200 g。按如图2所示自下而上依次放置保护板2、铜板、保护板1、炸药,采用雷管进行边缘起爆,则可以将开孔内粉末通过爆炸烧结压实的同时使其与铜板紧密结合。实验方案如表1所示。

金属粉末采用纯度大于99.9%的电解铜粉以及纯度大于99.9%的结晶钨粉,从粉末的扫描电镜(Scanning Electron Microscope ,SEM)图像(见图3)可看出,铜粉和钨粉的粒度均有3 μm和23 μm两种。实验前,将开孔一端密封,从另一端将粉末逐步装填进开孔内,一边装填一边逐步压实,排出粉末间隙空气,尽量增大装填密度,装填完成后,将开孔另一端也密封。炸药采用的是工业乳化炸药,密度1.15 g/cm3,爆速约为4 750 m/s,装药厚度20 mm,炸药用量200 g。按如图2所示自下而上依次放置保护板2、铜板、保护板1、炸药,采用雷管进行边缘起爆,则可以将开孔内粉末通过爆炸烧结压实的同时使其与铜板紧密结合。实验方案如表1所示。表1 实验方案Table 1 Experimental scheme 实验组 W∶Cu粉末质量比/% 粉末粒度/μm 装填密度/(g·cm-3) 1# 100∶0 23 7.3 2# 100∶0 3 8.4 3# 90∶10 23 6.5 4# 90∶10 3 7.5

【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸压实/扩散烧结法制备钨铜梯度材料[J]. 陈翔,李晓杰,缪玉松,闫鸿浩,王小红.  爆炸与冲击. 2019(01)
[2]聚能装药爆炸喷涂WC/Co涂层制备实验研究[J]. 柴艳军,李如江,王凤英,岳继伟,王志远,周亚萍,王志芳.  高压物理学报. 2017(02)
[3]爆炸压接复合技术[J]. 王琛.  钛工业进展. 2013(01)
[4]爆炸压实制取W-Cu纳米复合材料的实验研究[J]. 李晓杰,王占磊,闫鸿浩,王小红,张越举.  高压物理学报. 2010(05)
[5]金属粉末爆炸烧结界面能量沉积机制[J]. 邵丙璜,高举贤,李国豪.  爆炸与冲击. 1989(01)

博士论文
[1]爆炸压涂制备功能涂层及其机理研究[D]. 杜长星.南京理工大学 2015

硕士论文
[1]混合粉末的爆炸烧结技术研究[D]. 孙钦密.南京理工大学 2006



本文编号：3609712