【摘 要】
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钨基材料由于具有一系列的优异性能,如熔点高、硬度高、热导率高、耐蚀性和耐磨性优良、热膨胀系数低等,被认为是核聚变堆中最有前景的面向等离子材料（PFMs）,并广泛地应用于航空航天、民用工业、军事工业等领域。伴随科学技术的蓬勃发展,如何制备出高致密、高性能的钨基合金来拓展其应用范围成为当前亟需解决的热点问题之一。而制备出高致密和高性能的钨基合金的关键在于粉末烧结活性的改善。本文围绕着这一核心课题,对微
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钨基材料由于具有一系列的优异性能,如熔点高、硬度高、热导率高、耐蚀性和耐磨性优良、热膨胀系数低等,被认为是核聚变堆中最有前景的面向等离子材料（PFMs）,并广泛地应用于航空航天、民用工业、军事工业等领域。伴随科学技术的蓬勃发展,如何制备出高致密、高性能的钨基合金来拓展其应用范围成为当前亟需解决的热点问题之一。而制备出高致密和高性能的钨基合金的关键在于粉末烧结活性的改善。本文围绕着这一核心课题,对微米级商用纯钨粉、纳米级纯钨粉和W-Y2O3复合纳米粉体表面活化处理前后的形貌和烧结特性进行了系统深入的研究。首先通过酸洗法和阳极氧化法两种表面活化处理工艺对微米级商用纯钨粉进行表面修饰,并分别分析了商用钨粉在两种表面活化工艺处理前后其表面形貌演变规律,同时也详细的探讨了活化处理前后粉末的烧结特性。研究结果表明:酸洗法可以在商用钨粉的表面形成均匀分布的胞状凸起结构,而阳极氧化法可在粉体表面形成纳米多孔结构。酸洗液的化学刻蚀作用对改善商用钨粉的烧结活性、提高其烧结致密化具有显著的效果。酸洗商用钨粉在氢气氛围中进行1600°C的低温烧结后,所得纯钨块材的平均晶粒尺寸比未酸洗的烧结样品细化了近18%,显微硬度值也较未酸洗的烧结样品提高了约25%,同时其烧结密度达到了92.4%。由此,将酸洗法的表面活化处理工艺引入到湿化学法制备的纳米级的纯钨粉和W-Y2O3复合粉体中,以改善纳米级粉体的表面活性、促进粉体烧结致密度的提高。通过XRD、SEM等测试手段对酸洗活化处理前后的粉体和烧结体的微观形貌、物相组成、显微硬度和相对密度等进行深入的分析。结果表明酸洗法同样可以明显的改善纳米级钨粉烧结活性,并制备出高致密的钨基合金。纳米级纯钨粉经过室温酸洗和1600°C的低温烧结后获得了平均晶粒尺寸为2.9μm、维氏显微硬度达521±29 HV0.2及烧结密度高达96.7%的烧结钨合金。而纳米级W-Y2O3复合粉体经过酸洗活化处理和后续氢气低温烧结制备出了平均晶粒尺寸为1.03μm、维氏显微硬度高达623±19 HV0.2及烧结密度高达98.2%的钨基合金。
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