激光烧结钨基合金组织性能研究
发布时间：2021-09-06 19:36
采用激光烧结技术制备了钽、铼掺杂钨基合金,利用扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计等设备表征了钨基合金试样的组织和性能。结果表明,激光功率及激光扫描速度是影响钨合金块体相对密度的重要因素,通过对参数的优化可获得致密的钨合金块体材料;通过粉体解吸脱氧预处理和惰性气体保护可以避免粉体的氧化;显微组织观察表明,在激光烧结过程中,试样内部发生了静态再结晶;在试样芯部形成了较粉体颗粒明显增大的等轴晶粒,在试样边缘形成了尺寸略大于粉体粒径的等轴晶粒;X射线衍射测试结果表明,加入的钽元素在钨基体中以固溶原子的形式存在;性能测试结果表明,随着钽加入量的增加,试样的密度下降,但显微硬度随之提高。
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试样1粉体显微形貌（a）及能谱分析（b)
由于钨和钽的晶型和晶胞参数较为接近，因此在X射线衍射测试中产生的特征峰也较接近。但是本实验中钽的添加量较低，峰强明显偏低。图3分别列出了1、2、3号试样的粉体及激光烧结后块体的X射线衍射图谱。如图3所示，所有曲线的三强峰都依次为钨{110}峰、{211}峰及{200}峰，同时在三个试样的粉体曲线中，都可以观察到较微弱的钽{110}峰、{211}峰及{200}峰。经过与PDF卡片对比，发现烧结后块体出现的较小杂峰属于测试过程中引入的杂峰，在激光烧结后的块体试样中未发现钽的特征峰。同时，在所有块体试样中未发现钨与钽形成的金属间化合物特征峰。这说明钽与钨发生了固溶，钽进入钨的晶格，形成了置换型固溶体。钽与钨是符合形成固溶体的条件的，首先，钽和钨的晶体结构类型及化学键类型相同，化学性质相近；其次，二者原子半径差值小于15%，这样的条件甚至可以形成连续固溶体。2.4 块体的密度及显微硬度测试
为了考查试样的物理特性，通过排水法对各试样进行了密度测试，结果如图4所示。试样1、2、3的实测密度分别为17.45、18.21和18.93 g?cm-3。由于钨、钽和铼的相对原子质量分别为183.8、181.0和186.2，理论密度分别为19.25、16.68和21.04 g?cm-3。根据上述分析，钽原子进入钨晶格位置形成置换固溶体，因此钽的加入会降低钨的密度；同理，铼的加入会增加钨的密度。同时，对试样进行了维氏硬度的测试，结果如图5所示。试样1、2和3的显微硬度平均值分别为HV0.2/10 219.7、HV0.2/10 192.7和HV0.2/10 178.1。对比试样的密度和显微硬度会发现，1号试样的密度最低，显微硬度最高，3号试样的密度最高，显微硬度最低。实验结果显示显微硬度随试样密度的降低而升高，其主要原因为不同有效原子半径原子的引入对固溶强化效果的影响有所不同。一般较大有效原子半径的原子的引入占据基体晶格，会造成晶格畸变，使材料强度提高。在本实验中，由于钽的原子半径较钨略大，其加入使晶格发生畸变，提高了合金的硬度指标。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tensile properties of tungsten-rhenium wires with nanofibrous structure[J]. Na-na Qiu,Yin Zhang,Cheng Zhang,Huan Tong,Xi-ping Song. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(09)
[2]Mechanical properties and microstructure of 3D-printed high Co–Ni secondary hardening steel fabricated by laser melting deposition[J]. Hui-ping Duan,Xiao Liu,Xian-zhe Ran,Jia Li,Dong Liu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(09)
[3]特种钨合金电极材料制备工艺及组织性能研究[J]. 张保红,牛山廷,王玲. 粉末冶金技术. 2017(04)
[4]2017年上半年中国钨品进出口分析[J]. 余泽全,刘良先. 中国钨业. 2017(04)
[5]Effect of coaxial laser cladding parameters on bead formation[J]. A.I.Noskov,A.Kh.Gilmutdinov,R.M.Yanbaev. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[6]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 董桂霞,吕易楠,韩伟丹,张茜,董丽. 粉末冶金技术. 2016(05)
[7]2016年上半年中国钨品进出口分析[J]. 刘良先,余泽全. 中国钨业. 2016(04)
[8]新型钨铼混合基阴极的热电子发射性能[J]. 赖陈,王金淑,周帆,王茜,刘伟,杨帆. 稀有金属材料与工程. 2016(07)
[9]Tribological properties of laser cladding TiB2 particles reinforced Ni-base alloy composite coatings on aluminum alloy[J]. Long He,Ye-Fa Tan,Xiao-Long Wang,Qi-Feng Jing,Xiang Hong. Rare Metals. 2015(11)
[10]产业集群视角下有色金属供应链的优化——基于钨的分析[J]. 刘怡君. 生态经济. 2015(11)
本文编号：3388051
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试样1粉体显微形貌（a）及能谱分析（b)
由于钨和钽的晶型和晶胞参数较为接近，因此在X射线衍射测试中产生的特征峰也较接近。但是本实验中钽的添加量较低，峰强明显偏低。图3分别列出了1、2、3号试样的粉体及激光烧结后块体的X射线衍射图谱。如图3所示，所有曲线的三强峰都依次为钨{110}峰、{211}峰及{200}峰，同时在三个试样的粉体曲线中，都可以观察到较微弱的钽{110}峰、{211}峰及{200}峰。经过与PDF卡片对比，发现烧结后块体出现的较小杂峰属于测试过程中引入的杂峰，在激光烧结后的块体试样中未发现钽的特征峰。同时，在所有块体试样中未发现钨与钽形成的金属间化合物特征峰。这说明钽与钨发生了固溶，钽进入钨的晶格，形成了置换型固溶体。钽与钨是符合形成固溶体的条件的，首先，钽和钨的晶体结构类型及化学键类型相同，化学性质相近；其次，二者原子半径差值小于15%，这样的条件甚至可以形成连续固溶体。2.4 块体的密度及显微硬度测试
为了考查试样的物理特性，通过排水法对各试样进行了密度测试，结果如图4所示。试样1、2、3的实测密度分别为17.45、18.21和18.93 g?cm-3。由于钨、钽和铼的相对原子质量分别为183.8、181.0和186.2，理论密度分别为19.25、16.68和21.04 g?cm-3。根据上述分析，钽原子进入钨晶格位置形成置换固溶体，因此钽的加入会降低钨的密度；同理，铼的加入会增加钨的密度。同时，对试样进行了维氏硬度的测试，结果如图5所示。试样1、2和3的显微硬度平均值分别为HV0.2/10 219.7、HV0.2/10 192.7和HV0.2/10 178.1。对比试样的密度和显微硬度会发现，1号试样的密度最低，显微硬度最高，3号试样的密度最高，显微硬度最低。实验结果显示显微硬度随试样密度的降低而升高，其主要原因为不同有效原子半径原子的引入对固溶强化效果的影响有所不同。一般较大有效原子半径的原子的引入占据基体晶格，会造成晶格畸变，使材料强度提高。在本实验中，由于钽的原子半径较钨略大，其加入使晶格发生畸变，提高了合金的硬度指标。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Tensile properties of tungsten-rhenium wires with nanofibrous structure[J]. Na-na Qiu,Yin Zhang,Cheng Zhang,Huan Tong,Xi-ping Song. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(09)
[2]Mechanical properties and microstructure of 3D-printed high Co–Ni secondary hardening steel fabricated by laser melting deposition[J]. Hui-ping Duan,Xiao Liu,Xian-zhe Ran,Jia Li,Dong Liu. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(09)
[3]特种钨合金电极材料制备工艺及组织性能研究[J]. 张保红,牛山廷,王玲. 粉末冶金技术. 2017(04)
[4]2017年上半年中国钨品进出口分析[J]. 余泽全,刘良先. 中国钨业. 2017(04)
[5]Effect of coaxial laser cladding parameters on bead formation[J]. A.I.Noskov,A.Kh.Gilmutdinov,R.M.Yanbaev. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[6]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 董桂霞,吕易楠,韩伟丹,张茜,董丽. 粉末冶金技术. 2016(05)
[7]2016年上半年中国钨品进出口分析[J]. 刘良先,余泽全. 中国钨业. 2016(04)
[8]新型钨铼混合基阴极的热电子发射性能[J]. 赖陈,王金淑,周帆,王茜,刘伟,杨帆. 稀有金属材料与工程. 2016(07)
[9]Tribological properties of laser cladding TiB2 particles reinforced Ni-base alloy composite coatings on aluminum alloy[J]. Long He,Ye-Fa Tan,Xiao-Long Wang,Qi-Feng Jing,Xiang Hong. Rare Metals. 2015(11)
[10]产业集群视角下有色金属供应链的优化——基于钨的分析[J]. 刘怡君. 生态经济. 2015(11)
本文编号：3388051
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3388051.html
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