超细WS<,2>和W-Cu粉末的制备工艺及其性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:honglei413413
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钨化合物以及钨基高比重合金由于特殊的理化性能而成为重要的功能材料。二硫化钨(WS2)所具有的良好润滑性与催化性和钨铜(W-Cu)合金所具有的高导热、导电性与较强的抗烧蚀性、耐高温性更使它们得到了广泛应用与研究。 WS2粉末通常采用高温热解法和直接合成法来制取,但是前者工艺流程复杂,生产周期长且产品质量难以满足用户要求。后者虽然也存在一定缺点如所得WS2粉末粒度较大等,但该方法工艺简单,反应过程控制比较容易,若能进一步完善该工艺流程,合成出粒度更加细小的WS2粉末甚至纳米粉末,这对于工业化WS2粉未的批量生产无疑具有重要的意义。本论文第三章阐述了通过优化的固相合成法,对一定过硫系数(Excessive Sulfur Coefficient,ESC:硫实际混合量与理论所需量之比)的钨粉和硫粉混合料进行高能球磨,接着在氩气气氛中于不同的温度进行反应,获得了超细WS2粉末,并考察了反应温度、ESC、以及高能球磨处理等对固相合成产物的影响。结果表明,以高能球磨后的钨硫混合粉为原料,控制反应温度650℃,ESC为1.5,制得了超细WS2粉末,透射电镜(TEM)观测结果显示其外观呈粒状,颗粒尺寸在0.1~0.4μm,与激光衍射法测的粒径基本一致。因此,通过简单的固相合成法已经能够合成出亚微米级超细WS2粉末。 W-Cu复合材料通常采用粉末冶金熔渗烧结或液相烧结法制取,但是,W-Cu互不相溶,W-Cu粉末坯体烧结性能很差。本论文第四章主要阐述了采用共沉淀-热还原法制备了W-20wt.%Cu复合粉末。首先通过液相共沉淀法制备出W与Cu(OH)2的共沉淀,随后洗涤、真空烘干和热还原,得到了含Cu量为20%的W-Cu复合粉末。为了获得包覆效果更好的W-Cu复合粉末,选择了几组不同的分散剂和沉淀剂作对比实验。结果表明,以十二烷基苯磺酸钠为分散剂、稀氨水为沉淀剂所制备出的W-Cu包覆粉末的包覆效果最好,TEM观测显示铜相非常均匀地包覆在钨颗粒表面,包覆粉颗粒呈不规则形貌,粒径约为3.0-3.5μm。因此,本论文对常规W-Cu复合包覆粉末的成功制备,为纳米W-Cu包覆粉末的制备开辟了新的途径。第五章主要阐述了以共沉淀-热还原法制备的W-Cu包覆粉末为原料,制备出了W-Cu复合材料,考察了烧结温度对烧结体的物理、力学性能及组织结构的影响。实验结果表明,随烧结温度的提高,烧结体的致密度、硬度增加,抗弯强度、电导率都增大。超细W-Cu复合粉末压坯在1250℃烧结1.5h后可获得最好的性能,所得烧结体的相对密度、硬度、抗弯强度、电导率分别为96.53%、215.67MPa、906.53MPa、20.1MS·m-1
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