难熔金属异型制品的空心阴极烧结工艺研究

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1、摘要摘要难熔金属钨、钼及其合金因具有良好的导热、导电性能，膨胀系数低、高温强度高、低蒸汽压和耐磨、耐腐蚀等特性，在冶金、电子、航空和宇航工业、核工业以及化学工业等有着广泛的应用。随着对难熔金属制品需求的不断增加，研究其异型制品的成型技术便有着广阔的市场意义。由于难熔金属熔点高、硬度大，一般难以采用铸、锻工艺加工成型，通常只能采用的粉末冶金的办法制备。但是，由于普通的烧结工艺不同程度地存在着能耗大、成本高、污染环境以及最高烧结温度低等缺点，难以适应难熔金属，尤其是钨异型制品发展的要求。因此，研究开发新的

2、难熔金属异型制品烧结工艺，具有重要的理论意义和实用价值。空心阴极放电是辉光放电的一种特殊形式。其基本特点是通过离子轰击，可以将阴极材料加热到极高的温度。如果将粉末冶金样品作为空心阴极，便可进行高温烧结，而且对烧结样品形状无特殊要求，也无须设置外加热源。若将空心阴极效应应用于难熔金属的烧结，则有可能解决难熔金属异型制品烧结的这一难题。因此，本课题以研究采用空心阴极效应制备难熔金属异型制品为实验目的，从压制工艺和空心阴极烧结工艺相结合的角度入手，研究各种工艺参数对实验过程的影响，并初步探索异型制品烧结前后

3、的变化规律，以期总结出较理想的空心阴极烧结难熔金属异型制品的生产工艺。对空心阴极烧结的放电特性研究表明，空心阴极的点燃条件为：空腔尺寸5-32mm；将空腔尺寸、电压、气压三者进行合理配合即可获得所需的放电功率和烧结温度，可以通过控制电流、电压以及气压等工艺参数，获得持续，稳定的空心阴极效应。对样品的空心阴极烧结，要设定合理的升温制度。实验结果表明：烧结温度在1600℃-1800℃之间保持在15-30min，使试样内部气体充分扩散出来，然后可以调整电压，使得继续升温直到进入保温阶段，持续保温2h左右，可

4、以获得良好效果。对圆柱体、长方体和外方内圆管3种不同类型的难熔金属异型的空心阴极烧结结果表明：空心阴极烧结后的异型样品表面光滑平整，有金属光泽，形状规则；金相组织形貌整体达到要求，晶粒之间结合比较紧密；致密度可达17．99／era3：硬度平均值高达254．50HVo．1。北京T业，：学T学硕十学位论文对于用200目的纯钨粉压制成素坯，比较理想的压制工艺参数为：压制力50kN，成形剂的质量比为3％的，保压时间可根据样品体积制定，对小型样品的影响不大；烧结工艺参数为：工作气压10-15Pa；电压200～6

5、00V；烧结温度2600℃；保温时间2h。将空心阴极效应应用于难熔金属的烧结，则有可能解决生产一些形状复杂的制品的问题，由于将来用于生产的异型制品的种类繁杂，所以此课题有值得继续深入研究的意义。关键词空心阴极放电；烧结；压制；难熔金属；异型II摘要ABSTRACTTungsten，molybdenumandtungstenmolybOenumalloynaveexcellentconductivity,highthermalconductivity,lowvaporpressureandgoodcor

6、rosive—abrasiveresistance．Theyhavefoundwideapplicationsinmetallurgy,electron，aerospace，nuclearandchemistryindustry．Astheneedoftherefractorymetalproductsisgrowing，thestudyofthedeformedonessinteringprocesshasabigmarketsignificance．Asrefractorymaterialshav

7、ehighmeltingpointandhardness，theyaredifficulttobeformedbycastingandforging．Theygenerallyproducetheminpowdermetallurgicmethod．Butgeneralsinteringtechnologieshavemanydefectssuchashighenergyconsuming，highcapital，highcost，pollutedenvironments．Itishardtosuit

8、thedevelopmentoftherefractorymetals，especiallyforthetungstendeformedproducts．Studyingandexploringnewsinteringtechnologieshasanimportanttheoreticalsenseandausevalue．Hollowcathodedischargeisaspecialformofcold-cathodedischarge．Itsba