低钨-钨连接度钨铜锌合金的制备及表征研究

发布时间：2017-10-30 01:21

  本文关键词：低钨-钨连接度钨铜锌合金的制备及表征研究

  更多相关文章： 钨铜锌合金 W-W连接度 微观组织 力学性能 破坏机制

【摘要】：本文的研究是针对军用新型钨合金材料的研发而开展的一项基础研究。针对常规熔渗工艺制备的钨铜合金W-W连接度高,拉伸塑性差的问题,设计并制备了一种具有低W-W连接度的钨铜锌合金。论文研究中采用化学镀方法在钨颗粒表面镀铜制备铜包覆钨复合粉体,采用三种不同成形及烧结工艺,制备具有低W-W连接度特征的钨铜锌合金。第一种工艺为:将铜包覆钨复合粉体与锌粉进行混合,直接对混合粉体进行SPS固相快速烧结;第二种工艺为:将铜包覆钨复合粉体与锌粉进行混合,采用冷等静压工艺成形混合粉体,再对成形坯体进行SPS固相快速烧结;第三种工艺为:对铜包覆钨复合粉体进行冷等静压成形,再向成形压坯熔渗H80黄铜。利用SEM、TEM及XRD等分析方法系统分析了钨铜锌合金的微观组织,对不同工艺制备的钨铜锌合金的静、动态力学性能进行研究,探讨制备工艺对粘结相组织和合金力学性能的影响以及合金的破坏机制。制备工艺研究表明,通过钨粉表面化学镀铜与SPS固相快速烧结两种工艺相结合的方法可制备获得致密度为96%,W-W连接度为25%的80W-14Cu-6Zn合金。通过钨粉表面化学镀铜、冷等静压成形与SPS固相快速烧结三种工艺相结合的方法制备获得致密度高达99%,W-W连接度为42%的80W-14Cu-6Zn合金。合金的静动态压缩力学性能研究结果表明,引入冷等静压成形工艺后,合金的强度和塑性均有所提高,这是由于冷等静压成形工艺提高了合金的致密度,因此有利于合金力学性能的提高。而与常规熔渗法制备的80W-20Cu合金相比,合金的强度和塑性仍偏低。微观及破坏机制研究结果表明,两种工艺制备的钨铜锌合金粘结相中均存在Zn元素分布不均的现象,因此在加载时,易在Zn元素富集处萌生微裂纹并沿粘结相和W-W界面扩展,因此降低了合金的强度与塑性。为了解决上述两种工艺所制备钨铜锌合金成分均匀性和力学性能较差的问题,通过钨粉表面化学镀铜、冷等静压成形与熔渗黄铜三种工艺相结合的方法制备钨含量低至66%,W-W连接度仅为10%,同时致密度达98%的钨铜锌合金。微观分析表明,合金具有良好的组织均匀性,粘结相中Zn元素均匀分布,粘结相由α相铜锌固溶体及弥散分布的纳米级Cu3Zn颗粒组成。其静动态压缩力学性能研究结果表明,合金的动态抗压强度可达1061MPa,当真应变达0.8时,试样仍未失效,而钨骨架熔渗H70黄铜制备的钨铜锌合金,其动态压缩临界破坏应变仅为0.38。合金的静态拉伸力学性能分析结果表明,合金的塑性变形能力得到明显改善,断后伸长率可达7.8%,与钨骨架熔渗铜制备的80W-20Cu合金相比提高了56%。化学镀铜、冷等静压成形与熔渗黄铜三种工艺相结合制备的钨铜锌合金的变形及破坏机理研究结果表明,在外加压缩载荷作用下,合金主要通过粘结相的塑性流动实现整体变形,钨颗粒几乎不发生变形,因此合金的强度主要由粘结相强度决定。因此,合金的低W-W连接度及良好的组织、成分均匀性有利于协调合金的塑性变形,提高了合金的塑性;同时,粘结相中引入的Zn元素起到固溶强化效应,弥散分布的Cu3Zn颗粒具有沉淀强化效应,提高了合金的强度。此外,合金的拉伸破坏机制表明,合金的拉伸断裂方式主要包含钨晶粒的穿晶解理断裂和粘结相的延性撕裂,合金的低W-W连接度有效避免了由W-W界面开裂引起的拉伸塑性降低的问题,同时钨晶粒的穿晶解理断裂也表明钨-粘结相界面结合强度较高。
【关键词】：钨铜锌合金 W-W连接度 微观组织 力学性能 破坏机制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.411
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 钨铜合金概述11-14
• 1.1.1 钨铜合金11
• 1.1.2 钨铜合金的应用11-12
• 1.1.3 钨铜系合金的制备工艺12-14
• 1.2 钨铜系合金的研究进展14-22
• 1.2.1 钨铜合金成分优化研究15-16
• 1.2.2 原始粉末制备研究16-19
• 1.2.3 钨铜合金组织优化研究19-21
• 1.2.4 后处理方法与技术研究21-22
• 1.3 本文的研究背景与主要内容22-25
• 第2章 SPS方法制备钨铜锌合金的组织及力学性能研究25-47
• 2.1 SPS方法制备钨铜锌合金的研究方案及分析测试技术25-28
• 2.1.1 SPS方法制备钨铜锌合金的研究方法及技术路线25-26
• 2.1.2 SPS方法制备钨铜锌合金的分析测试技术26-28
• 2.2 SPS方法制备钨铜锌合金的工艺28-36
• 2.2.1 化学镀铜制备铜包覆钨复合粉体28-33
• 2.2.2 铜包覆钨复合粉体与锌粉的混合工艺33-34
• 2.2.3 SPS方法制备钨铜锌合金的烧结工艺34-36
• 2.3 SPS方法制备钨铜锌合金的微观组织分析36-41
• 2.3.1 SPS方法制备钨铜锌合金的微观形貌分析36-38
• 2.3.2 SPS方法制备钨铜锌合金的W-W连接度分析38-40
• 2.2.3 SPS方法制备钨铜锌合金的物相分析40-41
• 2.4 SPS方法制备钨铜锌合金的力学性能研究41-44
• 2.4.1 SPS方法制备钨铜锌合金的准静态压缩力学性能研究42-43
• 2.4.2 SPS方法制备钨铜锌合金的动态压缩力学性能研究43-44
• 2.5 SPS方法制备钨铜锌合金的动态破坏机制分析44-46
• 2.6 本章小结46-47
• 第3章 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的组织及力学性能研究47-58
• 3.1 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的工艺47-49
• 3.2 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的微观组织分析49-53
• 3.2.1 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的微观形貌分析49-51
• 3.2.2 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的W-W连接度分析51-52
• 3.2.3 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的物相分析52-53
• 3.3 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的力学性能研究53-56
• 3.3.1 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的准静态压缩力学性能研究53-54
• 3.3.2 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的动态压缩力学性能研究54-56
• 3.4 CIP+SPS方法制备钨铜锌合金的破坏机制分析56-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的组织及力学性能研究58-75
• 4.1 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的工艺58-60
• 4.2 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的微观组织分析60-64
• 4.2.1 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的微观形貌分析60-62
• 4.2.2 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的W-W连接度分析62
• 4.2.3 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的物相分析62-64
• 4.3 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的力学性能研究64-70
• 4.3.1 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的准静态压缩力学性能研究64-65
• 4.3.2 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的动态压缩力学性能研究65-69
• 4.3.3 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的准静态拉伸力学性能研究69-70
• 4.4 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的破坏机制分析70-74
• 4.4.1 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的动态压缩破坏机制分析70-73
• 4.4.2 化学镀铜+CIP+熔渗法制备钨铜锌合金的准静态拉伸破坏机制分析73-74
• 4.5 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张存信;王凤英;林勇;;模塑成型W-Cu合金药型罩的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年05期

2 白玲;赵兴宇;沈卫平;葛昌纯;;放电等离子烧结技术及其在陶瓷制备中的应用[J];材料导报;2007年04期

3 李能斌,罗韦因,刘钧泉,徐金来;化学镀铜原理、应用及研究展望[J];电镀与涂饰;2005年10期

4 冯明德;彭艳菊;刘永强;牛海成;李然;;SHPB实验技术研究[J];地球物理学进展;2006年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 石乃良;电子封装用高导热低膨胀率W/Cu复合材料的研究[D];西安理工大学;2008年

，

本文编号：1115497