W-Ni-Mn合金的快速制备及组织性能
发布时间：2021-10-08 08:05
钨系合金具有优良的综合性能,在国防军工、航空航天、电子信息等领域有着十分重要的应用。军事上,动能穿甲弹弹芯材料主要为贫铀和钨合金,贫铀弹头虽然具有更好的穿透深度,但其对环境有着很大的污染。目前所用钨合金弹头一般采用W-Ni-Fe合金,但由于其绝热剪切性不敏感,弹头在穿甲过程中容易形成“蘑菇头”,穿甲侵彻能力明显降低。新型W-Ni-Mn合金具有更好的绝热剪切性能,在穿甲过程中具有自锐性而不会降低其穿透深度,因而是贫铀合金潜在的最佳替代材料。本文聚焦于细晶新型W-Ni-Mn合金材料的制备及其组织性能研究,研究内容如下:首先,本文以微米级的W粉、Ni粉和Mn粉为原料,通过不同的方式（直接混料、高能球磨）对原料进行预处理,着重研究了不同原料预处理方式对W-Ni-Mn复合粉体的影响。然后,以预处理过的粉末为原料采用放电等离子烧结（SparkPlasma Sintering, SPS ）快速制备了细晶90W-6Ni-4Mn合金,研究了 SPS烧结温度对90W-6Ni-4Mn合金组织性能的影响。研究结果表明,粉末经过高能球磨预处理后颗粒尺寸变小,且分散更均匀;复合粉体经过高能球磨后烧结得到的90W-...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１液相烧结Ｗ合金微观结构变化示意图（Ｇｅｒｍａｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ＬＰＳ??
快、烧结时间短、烧结温度低、在加压过程中烧结、组织结构可控、节能环保等优点，??目前可用来制备金属材料、纳米材料、先进陶瓷材料、功能梯度材料、电磁材料等。??放电等离子烧结系统示意图如图１－５所示（胡可，２０１３），主要由以下几个部分组??成：直流脉冲电源、水冷冲头电极、水冷真空室、冷却循环水控制系统、轴向压力系??统、气氛控制系统（真空、空气、氩气等）、温度测量系统（红外测温仪、热电偶）、??数据采集系统（位移、位移变化率、温度、压力等）、中央控制操作面板以及安全装??置等。??ｐ???Ｕｐｐｅｒ??ｐｕｎｃｈ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??—［―１???Ｉ?＊?１??Ｉ?１??？６?Ｌｏｗｗ?ＬｉｆｌＨ??§?｜?ｐｕｎｃｈ?■?■?Ｌ?—??§??—?Ｌ〇ｗｅ？?ｉ???—??＞?一＇?ｍ?ｐｕＷ？ｉ？ｃｔｒ〇ｄｅ?＿＿＿ｇ〇ｇｔｊ〇ｎｊｎｇ＿＿Ｊ??Ｏｐｅ＾ａｕｎｇ?？ｒｗｆ〇ｎｒｗ？????（Ｖａｃｕｕｍ?Ａｒ?＆?ａｒ＾ｏｎ?ｇａｓ）??Ｗａｌｙ?ｏｏｔｆｉｒｇ??ＴＰ?Ｔｈｙｍｏｒｍｉｙ?｜??图１－５?ＳＰＳ系统示意图（胡可，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ??关于ＳＰＳ的烧结机理，至今仍没有统一定论，存在着许多争议。一般认为，ＳＰＳ??烧结过程不仅具有热压烧结的焦耳热和存在加压造成的塑性形变，还存在脉冲放电产??生的的瞬时高温以及粉末颗粒间自发热效应（冯海波等
?Ｗ－Ｎｉ－Ｍｎ合金的快速制备及组织性能???直流脉冲电流主要有以下几个效应：激发放电形成等离子体、形成放电冲击压力、产??生焦耳热和诱发电场扩散作用（Ｔｏｋｈａ＾?１９９９），ＳＰＳ烧结过程中直流脉冲开关的作用与??效果如图１－６所示（逢婷婷等，２００２）。Ｔｏｋｈａ在烧结Ｎｉ粉的过程中，观察到放电等离??子颈部形成过程和颗粒间形成的网状“桥连”，通过实验证明了局部瞬时高温的存在??（Ｔｏｋｉｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。他由此提出了放电等离子的观点（Ｔｏｋｉｔ＾?２００２），认为粉末颗粒微??区之间存在电场诱导的正负极，在直流脉冲电流作用下产生放电现象，激发形成等离??子体，由此形成的高能粒子通过与颗粒间接触部分相互撞击，在物质表面形成蒸发作??用，从而起到净化、活化表面的目的，如图１－７所示。但是关于放电等离子体是否确??实存在，目前并没有确实可信的实验现象来佐证，且对非导电粉体来说，难以用放电??等离子体的形成加以解释。为研究粉体导电与否和ＳＰＳ烧结机理之间的关系。Ｗａｎｇ??等（Ｗａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０００ａ；?２０００ｂ）分别以Ｃｕ粉做为导电材料，Ａ１２０３粉作为非导电材料，??以二者为代表进行ＳＰＳ烧结机理研宄，认为材料导电与否对其ＳＰＳ烧结机理有很大??的影响。他认为导电粉体烧结时主要是焦耳热效应和脉冲放电效应共同起作用，而对??于非导电粉体而言，则主要通过模具的热传导来实现烧结。??Ｋ
【参考文献】：
期刊论文
[1]合金元素对W-Ni-Fe合金性能的影响[J]. 齐艳飞,李运刚,田薇. 材料导报. 2014(09)
[2]高密度W-Ni-Fe合金的烧结新技术[J]. 向道平,丁雷. 稀有金属. 2013(01)
[3]放电等离子烧结制备W-9.8Ni-4.2Fe合金的高温压缩性能[J]. 艾璇,李小强,胡可,屈盛官,邵明. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(04)
[4]放电等离子烧结温度对钨合金的组织及动态力学性能的影响[J]. 王迎春,李树奎,王富耻,罗鸿志. 稀有金属材料与工程. 2010(10)
[5]放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响[J]. 李小强,辛红伟,胡可. 粉末冶金工业. 2010(03)
[6]放电等离子烧结时间对高密度W-7Ni-3Fe合金组织性能的影响[J]. 向道平,李元元,李小强. 材料热处理学报. 2010(01)
[7]微量Y2O3对细晶W-Ni-Fe粉末烧结行为和显微组织的影响[J]. 祁美贵,范景莲,张骁,刘涛,田家敏,黄伯云. 中国有色金属学报. 2009(04)
[8]电流烧结制备W-4Ni-2Co-1Fe合金[J]. 李小强,郑峰,屈盛官,李元元. 粉末冶金材料科学与工程. 2008(02)
[9]Y2O3对钨合金微观组织与性能的影响[J]. 王迎春,姚志涛,程兴旺,吴复尧,王富耻. 北京理工大学学报. 2007(09)
[10]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平. 粉末冶金技术. 2007(03)
博士论文
[1]放电等离子烧结（SPS）制备细晶93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金[D]. 胡可.华南理工大学 2013
本文编号：3423760
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１液相烧结Ｗ合金微观结构变化示意图（Ｇｅｒｍａｎ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）??Ｆｉｇ．?１－１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ＬＰＳ??
快、烧结时间短、烧结温度低、在加压过程中烧结、组织结构可控、节能环保等优点，??目前可用来制备金属材料、纳米材料、先进陶瓷材料、功能梯度材料、电磁材料等。??放电等离子烧结系统示意图如图１－５所示（胡可，２０１３），主要由以下几个部分组??成：直流脉冲电源、水冷冲头电极、水冷真空室、冷却循环水控制系统、轴向压力系??统、气氛控制系统（真空、空气、氩气等）、温度测量系统（红外测温仪、热电偶）、??数据采集系统（位移、位移变化率、温度、压力等）、中央控制操作面板以及安全装??置等。??ｐ???Ｕｐｐｅｒ??ｐｕｎｃｈ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??—［―１???Ｉ?＊?１??Ｉ?１??？６?Ｌｏｗｗ?ＬｉｆｌＨ??§?｜?ｐｕｎｃｈ?■?■?Ｌ?—??§??—?Ｌ〇ｗｅ？?ｉ???—??＞?一＇?ｍ?ｐｕＷ？ｉ？ｃｔｒ〇ｄｅ?＿＿＿ｇ〇ｇｔｊ〇ｎｊｎｇ＿＿Ｊ??Ｏｐｅ＾ａｕｎｇ?？ｒｗｆ〇ｎｒｗ？????（Ｖａｃｕｕｍ?Ａｒ?＆?ａｒ＾ｏｎ?ｇａｓ）??Ｗａｌｙ?ｏｏｔｆｉｒｇ??ＴＰ?Ｔｈｙｍｏｒｍｉｙ?｜??图１－５?ＳＰＳ系统示意图（胡可，２０１３）??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＳ?ｓｙｓｔｅｍ??关于ＳＰＳ的烧结机理，至今仍没有统一定论，存在着许多争议。一般认为，ＳＰＳ??烧结过程不仅具有热压烧结的焦耳热和存在加压造成的塑性形变，还存在脉冲放电产??生的的瞬时高温以及粉末颗粒间自发热效应（冯海波等
?Ｗ－Ｎｉ－Ｍｎ合金的快速制备及组织性能???直流脉冲电流主要有以下几个效应：激发放电形成等离子体、形成放电冲击压力、产??生焦耳热和诱发电场扩散作用（Ｔｏｋｈａ＾?１９９９），ＳＰＳ烧结过程中直流脉冲开关的作用与??效果如图１－６所示（逢婷婷等，２００２）。Ｔｏｋｈａ在烧结Ｎｉ粉的过程中，观察到放电等离??子颈部形成过程和颗粒间形成的网状“桥连”，通过实验证明了局部瞬时高温的存在??（Ｔｏｋｉｔａ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。他由此提出了放电等离子的观点（Ｔｏｋｉｔ＾?２００２），认为粉末颗粒微??区之间存在电场诱导的正负极，在直流脉冲电流作用下产生放电现象，激发形成等离??子体，由此形成的高能粒子通过与颗粒间接触部分相互撞击，在物质表面形成蒸发作??用，从而起到净化、活化表面的目的，如图１－７所示。但是关于放电等离子体是否确??实存在，目前并没有确实可信的实验现象来佐证，且对非导电粉体来说，难以用放电??等离子体的形成加以解释。为研究粉体导电与否和ＳＰＳ烧结机理之间的关系。Ｗａｎｇ??等（Ｗａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０００ａ；?２０００ｂ）分别以Ｃｕ粉做为导电材料，Ａ１２０３粉作为非导电材料，??以二者为代表进行ＳＰＳ烧结机理研宄，认为材料导电与否对其ＳＰＳ烧结机理有很大??的影响。他认为导电粉体烧结时主要是焦耳热效应和脉冲放电效应共同起作用，而对??于非导电粉体而言，则主要通过模具的热传导来实现烧结。??Ｋ
【参考文献】：
期刊论文
[1]合金元素对W-Ni-Fe合金性能的影响[J]. 齐艳飞,李运刚,田薇. 材料导报. 2014(09)
[2]高密度W-Ni-Fe合金的烧结新技术[J]. 向道平,丁雷. 稀有金属. 2013(01)
[3]放电等离子烧结制备W-9.8Ni-4.2Fe合金的高温压缩性能[J]. 艾璇,李小强,胡可,屈盛官,邵明. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(04)
[4]放电等离子烧结温度对钨合金的组织及动态力学性能的影响[J]. 王迎春,李树奎,王富耻,罗鸿志. 稀有金属材料与工程. 2010(10)
[5]放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响[J]. 李小强,辛红伟,胡可. 粉末冶金工业. 2010(03)
[6]放电等离子烧结时间对高密度W-7Ni-3Fe合金组织性能的影响[J]. 向道平,李元元,李小强. 材料热处理学报. 2010(01)
[7]微量Y2O3对细晶W-Ni-Fe粉末烧结行为和显微组织的影响[J]. 祁美贵,范景莲,张骁,刘涛,田家敏,黄伯云. 中国有色金属学报. 2009(04)
[8]电流烧结制备W-4Ni-2Co-1Fe合金[J]. 李小强,郑峰,屈盛官,李元元. 粉末冶金材料科学与工程. 2008(02)
[9]Y2O3对钨合金微观组织与性能的影响[J]. 王迎春,姚志涛,程兴旺,吴复尧,王富耻. 北京理工大学学报. 2007(09)
[10]放电等离子烧结技术[J]. 白玲,葛昌纯,沈卫平. 粉末冶金技术. 2007(03)
博士论文
[1]放电等离子烧结（SPS）制备细晶93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金[D]. 胡可.华南理工大学 2013
本文编号：3423760
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