超细钨铜和钼铜复合粉体的制备及其烧结性能研究

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1、超细钨铜和钼铜复合粉体的制备及其烧结性能研究摘要W(Mo)．Cu复合材料独特的性能使其在现代高新技术中被广泛用作电接触器、真空断路器、熟沉材料等功能和结构器件。为了充分发挥W(Mo)．Cu材料的性能优势常要求其具有较高的致密化程度，然而，由于W(Mo)，Cu互不相溶和大的接触角，采用传统熔渗烧结和液相烧结的方法难以制备高致密度的W(Mo)．Cu合金，尤其是当W(Mo)组分含量较高时．W(Mo)．Cu合金液相烧结的致密化主要是通过W(Mo)颗粒的重排，因此，粉末粒度会强烈影响重排过程，小颗粒的毛细管力较大，有利于重排的进行。此外，原料W(Mo)．Cu粉末混合均匀程度也影响烧结致密化，弥散

2、均匀分布的W(Mo)．Cu粉末更容易达到高的烧结密度．近些年来，采用超细纳米粉体来制备高密度w(Mo)．Cu复合材料受到了重视。本文采用气流粉碎．共还原法和凝胶．共还原法分别制备了超细或纳米W．Cu和Mo．Cu复合粉末，并由此制备出具有趣细晶粒的W(Mo)．Cu烧结体，探索了获得高性能W(Mo)．Cu材科的新途径。W03和CuO原料粉末经气流粉碎并混合后，在H2气氛中于800℃下进行共还原，制得了Cu含量为20％(wt．)的纳米W．cu复合粉末；通过X．ray衍射分析，透射电镜和扫描电镜观察，以及激光粒度测定等对气流粉碎前后的w03和CuO粉末以及还原后所得w-Cu复合粉末的组成及性能

3、进行了表征。所制备W二Cu粉末在刚模中压制成形，同时对由此所制备的W-Cu复合材料的烧结行为和烧结体性能进行了测试分析。实验结果表明：气流粉碎可以明显地降低W03和CuO的粒度；通过对气流粉碎氧化物粉末进行共还原，可以获得平均粒度为50--100nm的W-Cu复合粉末。该粉末烧结活性较高，其成形压坯在1200"12下于H2气氛中烧结后相对密度可达98％以上，且烧结体晶粒细小均匀，并具有良好的物理机械性能，其抗弯强度和维氏硬度分别超过1000MPa和300MPa，电导率达35．76％IACS。以(NH4)6M07024"4H20和CuO为前驱体，丙烯酰胺单体(AM)和N，N一亚甲基双丙烯

4、酰胺为交联剂，采用凝胶工艺制得干凝胶，经600。C煅烧、700℃还原后，获得Cu含量为20叭％的Mo．Cu复合粉末。该Mo．Cu粉末模压成形后，在H2中于1050℃．1150℃烧结，制得了Mo．Cu复合材料。通过X．ray衍射分析，透射电镜等对干凝胶煅烧后产物及其还原后粉体的相组成和形貌、粒度等进行了表征；通过扫描电镜观测了不同温度烧结所得Mo．Cu复合材料烧结体的显微结构，并对其密度、电导率、抗弯强度等物理、力学性能进行了测定。实验结果表明，通过凝胶．共还原法可以制备出均匀分散的、平均粒度为200nm的Mo．Cu的超细粉末：该Mo．Cu粉末烧结活性高，其成形压坯在1150℃下于H2气

5、氛中烧结90min后相对密度可达99．65％，且烧结体的晶粒细小均匀，具有良好的物理力学性能。其抗弯强度和维氏硬度分别为841．54MPa和201．60MPa，电导率可达41．67％IACS。关键词：W-Cu粉末；Mo-Cu粉末；超细颗粒：气流粉碎．共还原法；凝胶．共还原法；烧结行为；显微组织；Productionandsinteringpropertyofultra-fineW-CuandMo-CupowdersAbstractW·CuandMo-Cumaterialshavebeenofgreatinterestinmanyhighandnewtechnologyapplicati

6、ons．Theyhavebeenused豳heavy-dutyelectroniccontacts，heavy-dutycircuitbreakersandthermalmanagementdevices，andsoon，becauseoftheiruniquepropertiesofsuperiorthermalandelectronicmanagementsandhighmicrowaveabsorptioncapacityetc．ThepropertiesofW(Mo)-Cualloysdependontheirdensification．Duetothemutualinsolu

7、bilitybetweenW(Mo)andCuandthehighcontactangleofliquidcopperontungstenandmolybdenum．W(Mo)一CualloycompactsCaRhardlyreachahighdensificationbytheconventionalmethodssuch船infiltrationorliquidphasesintering(LPS)．especiallywithhighW