钨合金烧结新工艺

ooidrm

高密度钨合金密度在16.5~19.0g/cm3之间，具有密度高，热膨胀系数小，抗蚀性和抗氧化性能好，导电导热性能好，强度高，延性好，抗冲击韧性好等诸多优点，在国防工业中得到广泛应用。

高密度钨合金的传统烧结方式为液相烧结。在液相烧结中，由于烧结温度达到液相线以上，晶粒极易长大，且由于固液密度差别大，在重力作用下易产生粘性流动，导致钨颗粒聚集而下沉，产生严重的坍塌变形。近年来，采用纳米粉末为原料来制备钨合金正成为研究热点，但纳米粉末活性高，在烧结过程中极易粗化。针对上述问题，近来出现了一些新的烧结技术。
一、固相烧结：在低熔点组元熔点以下进行的无液相生成的粉末冶金烧结。在此过程中由于没有液相流动，可避免因液相流动和钨颗粒下沉而引起的烧结坯料变形，但由于界面产生液相少，导致粘结强度较低。
二、两步烧结：先在低熔点组元的液相线温度以下进行固相烧结，然后加热到液相线以上进行液相烧结。固相烧结为液相烧结提供相对致密的骨架，有助于抑制液相烧结时的溶解析出和钨颗粒的聚集长大。两步烧结法综合了液相烧结与固相烧结的优点，但对改善晶粒度效果不明显。
三、低温活化烧结：降低烧结活化能，使得烧结温度降低，烧结时间缩短，烧结体性能得以提高。降低活化能的主要途径有：（1）添加第二相使基体材料在第二相中形成固溶体或中间相，促进物质扩散；第二相熔点降低可降低烧结活化能。（2）细化原料粉末，如纳米级粉末的烧结活性可大大提高。（3）使粉末体内产生大量的位错，空位和较大的晶格畸变，可降低烧结温度。
四、微波烧结：利用微波的特殊频段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，通过材料的介质损耗使材料整体加热至烧结温度，从而实现材料致密化。微波加热克服了传统加热中被加热物体表面温度高，烧结驱动力损耗大的缺点，提高了温度分布均匀性，使材料内部热应力减至最小，具有加热速度快，保温时间短，材料晶粒组织细小均匀，生产周期短，能源利用率高，安全无污染等优点，但由于金属材料对微波的反射率极大，微波烧结过程电磁能转化成热能的效率低，有待进一步研究。
五、放电等离子烧结：将金属粉末等装在石墨模具内，利用模冲和电极在粉末粒子间直接通入脉冲电流和压制压力，在电火花放电瞬间产生的高温场作用下进行压制烧结，从而实现短时间快速烧结。在放电等离子烧结过程中，脉冲电流快速击穿、破坏包裹粉末表面的氧化物，使颗粒表面得到净化，促使粉末瞬时发生微放电，激发出等离子活化颗粒，再通电加热至烧结温度，实现快速升降温及短时保温，从而使烧结过程快速跳过表面扩散阶段，可抑制颗粒的长大，但产品尺寸和形状受石墨模具的限制。