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钨基合金具有优异的物理、力学性能,在国防军工和民用领域有着广泛的应用价值。制备晶粒细小、组织均匀的钨基合金是提高合金性能的重要途径,因此通过快速致密化烧结技术来细化组织结构是当今材料领域研究的热点之一。本文主要对钨基合金的放电等离子烧结工艺进行研究,并探讨其烧结机理。
采用阿基米德排水法测试试样的密度;在Lj-3000A型机械式拉力试验机上测量试样的抗拉强度和延伸率;在MeF3A型金相显微镜上观察合金的显微组织;采用日产JSM-6360LV型扫描电镜观察样品的断口形貌特征;采用EDX电子探针分析仪进行合金选区成分分析。研究结果表明:
1)在添加保温套、35KN的外加压力、100℃/min的升温速率和5min的保温时间下,SPS烧结的最佳温度为1350℃,在该烧结温度下,钨合金的相对密度和抗拉强度分别达到98.9％和981 Mpa,W晶粒的尺寸为5μ m左右。
2)在添加保温套、35KN的外加压力、100℃/min的升温速率和5min的保温时间下,当烧结温度超过1375℃后,钨合金中的Ni元素急剧减少;钨合金中Ni的减少和消失与其挥发密切相关。
3)在1350℃(添加保温套)烧结温度下,随着保温时间的延长,钨合金的抗拉强度和相对密度呈下降趋势;钨晶粒尺寸随保温时间的延长而增大,当保温时间增加至10min时,合金的晶粒尺寸已增大至15μ m左右。
4)SPS烧结过程中的脉冲电流有利于击穿和快速破坏包裹于粉末表面的氧化物,净化颗粒表面,从而加速烧结颈的形成;SPS烧结过程中,同时存在电场作用下的扩散和热扩散,在电场作用下的扩散和热扩散的同时作用下,烧结体内孔洞的收缩速度大幅度提高,从而实现了钨合金的快速致密化。