溶膠凝膠法制備超細(xì)鎢銅復(fù)合粉末及其成型工藝.pdf

1、鎢銅復(fù)合材料由于既具有鎢的高強(qiáng)度、高硬度和銅的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，同時(shí)其熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)可根據(jù)組分配比進(jìn)行調(diào)節(jié)，目前已被廣泛的應(yīng)用于電工、電子、軍工、航天等相關(guān)領(lǐng)域。但由于鎢相和銅相之間互不相溶，采用傳統(tǒng)一般的液相燒結(jié)及普通的熔滲工藝都比較難以得到高致密度的鎢銅復(fù)合材料。本文采用溶膠-凝膠及結(jié)合噴霧干燥法，制備出了一系列鎢銅復(fù)合粉末；通過(guò)模壓成形及注射成形后進(jìn)行液相燒結(jié)，對(duì)燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)、洛氏硬度、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等做了詳細(xì)的對(duì)比研究，以

2、探索出一套從粉末制備到最后成形燒結(jié)的工藝。
　　首先，本文以仲鎢酸銨和硝酸銅為主要原料、采用溶膠-凝膠并結(jié)合噴霧干燥法制備超細(xì)鎢銅復(fù)合粉末系列，通過(guò)對(duì)比分析，得出最佳工藝為：將仲鎢酸銨和硝酸銅按一定比例配好放入燒杯后，加入一定量的檸檬酸后在30℃常溫下將其攪拌溶解，最后再添加一定量的硬脂酸作為表面活性劑，升溫至80℃攪拌，直至其變成凝膠后利用噴霧干燥塔進(jìn)行干燥；將收集到的前軀體粉末在600℃下煅燒4小時(shí)；再將煅燒后的氧化物粉末在8

3、00℃氫氣氣氛中進(jìn)行還原處理即可得到鎢銅復(fù)合粉末。通過(guò)對(duì)掃描電鏡觀察粉末的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)該粉末有以下特點(diǎn)：形狀基本為球形；粉末粒徑基本在1μm以內(nèi)；鎢銅兩相分布均勻；
　　其次，利用微型等靜壓機(jī)對(duì)粉末系列進(jìn)行成型，再在不同的溫度下對(duì)壓制生坯進(jìn)行液相燒結(jié)處理，通過(guò)對(duì)燒結(jié)坯的致密度、微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電率等性能進(jìn)行表征，得到如下結(jié)論：該鎢銅粉末系列的最大成型壓力為350MPa：W-10Cu、W-15Cu、W-20Cu、W-25Cu、W-30

4、Cu、W-60Cu的最佳燒結(jié)溫度分別為1350℃、1350℃、1200℃、1200℃、1150℃、1120℃，此時(shí)該復(fù)合材料系列的致密度均能達(dá)到99％左右，內(nèi)部鎢銅兩相分布均勻，幾乎無(wú)偏析富集現(xiàn)象；燒結(jié)坯的導(dǎo)電率與鎢銅復(fù)合材料的致密度及其中的銅含量呈正相關(guān)；而燒結(jié)體的硬度隨著致密度的升高而增大，但隨著銅含量的升高而減?。?br>　　第三，將W-10Cu復(fù)合粉末利用注射機(jī)注射成形后進(jìn)行脫脂、燒結(jié)處理，通過(guò)檢測(cè)分析有如下結(jié)論：該粉末的臨界裝

5、載量為47vol.％，此時(shí)的扭矩為21N·m左右；通過(guò)注射成形制得的生坯的最佳燒結(jié)溫度為1400℃，此時(shí)致密度達(dá)到99.3％以上，內(nèi)部幾乎無(wú)缺陷空洞存在，且鎢銅兩相分布均勻；
　　最后，對(duì)模壓樣、注射樣及外購(gòu)的滲銅樣三者的熱學(xué)性能、電導(dǎo)率、硬度、微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行比較分析，得出：W-10Cu粉末在注射成形后的致密度(99.3％)略高于模壓成形樣(98.9％)：由復(fù)合粉所得到的鎢銅復(fù)合材料中鎢銅兩相分布更為均勻，晶粒尺寸也更為細(xì)?。蝗N