cnts和ti掺杂w基合金的制备及性能研究

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1、万方数据CNTs和T-掺杂W基合金的制备及性能研究其致密度和力学性能进行测试，并对其微观组织形貌进行表征与分析，对其断裂机理进行了讨论，为今后W基合金的制备提供了理论支持。1．2w基合金的种类W由于具有优异的性能而得到广泛的应用，但同时也存在很多缺点，因此，制备高性能的W基合金成为材料工作者关注的焦点。为了改善这些缺点而主要采用的方法是在W基体中加入其他相，比较常见的有非金属、金属、碳化物、氧化物以及混合物掺杂相，具体如表1所示。表1．1W基合金的种类Tab．1．1ThetypesofW-basedalloys万方数据大连理工大学硕士学位论文1．2．1非金属

2、掺杂W基合金非金属掺杂相是最早用以改善W基合金性能的元素，常见的有硼(B)和(C)。Yall—13】利用热脱附谱(TDs：ThemlalDeso印itionspectroscopy)研究了w和B涂层对氘(D)滞留行为的影响，并与纯W涂层进行了对比，研究发现，纯W涂层的TDS峰值只有一个，并且出现的温度较小，在450K左右，W．B涂层的TDS峰值有四个，分别在500K、630K、837K、932K，峰值出现温度明显高于纯w涂层，这是因为B与D的亲和力高于W与D，可以促进B和D形成化合物，从而改变D的滞留位置，而且能够明显抑制材料微观缺陷对D的捕获。金刚石由于其

3、熔点高，硬度大，导热性能好而被用作材料涂层，从而承受高热负荷的冲击，因此，关于金刚石掺杂W基合金受到了广泛的关注。Nunes等人【14J在W基体中掺杂了纳米级金刚石颗粒并通过球磨的方法制备了W．金刚石材料，对其性能测试发现，金刚石作为弥散颗粒在w的晶界处形成了弥散相，减小了w材料的辐照脆化，而且使材料的强度和硬度都得到了很好的提高。另外，金刚石作为弥散相在W的晶界处起到了钉扎作用，使材料的微观结构稳定性提高，从而改善其高温性能。但是，机械球磨会使金刚石无定形化，再加上高温环境下会导致C和W反应，从而影响材料的稳定性，导致其力学性能降低。对此，Livr锄ent

4、o等人【15】研究了如何在制备W一金刚石材料时尽量避免W和C之间发生反应，结果发现球磨速度、球磨时间以及烧结温度都是影响W和C化学反应的关键因素，而最佳的球磨速度是200r／min，球磨时间是2～4h，烧结温度应该低于1273K。1．2．2金属掺杂W基合金金属掺杂W基合金是指在W基体中添加金属元素，在烧结过程中形成固溶强化以改善W基合金的性能，金属固溶强化是目前改善W基材料性能比较常用的方法之一。当前比较常用的金属元素有钾(K)、镧(La)、镍(Ni)、铁(Fe)、钛(Ti)、钽(Ta)、钒(V)、钇(Y)、铼(Re)等。Y．Zhou¨6J等人利用微波烧结的

5、方法制备了不同含量Ni掺杂的W基合金，并对其致密度和热导率进行了测试，结果表明，随着Ni含量增多，w—Ni材料致密度更高，当Ni为1吼％时，其致密度为99．2％，接近全致密。热导率测试表明，添加Fe和Cr都会导致材料的热导率降低，而掺杂1叭％Ni时，W基合金的热导率从1l5W／m·K增加到127W／m·K，相比于Fe和Cr提高了约52％。另外，1450。C下微波烧结5min所制备的W．1叭％Ni合金不仅致密度和热导率最高，而且其硬度，韧性也是最好的。W．Cu合金的高温力学性能良好、抗烧蚀和抗热震性强，被应用于火箭发动机燃气舵、喉衬等耐燃气烧蚀部件。YangN

6、等人¨7J制备了W．15叭．％Cu合金，并研究了其热万方数据cNTs和Ti掺杂w基合金的制备及性能研究导性能，结果发现W—15叭．％Cu合金的热导率明显高于纯W材料，减小焊接过程中由于导热系数不匹配产生的热应力，有利于材料的焊接。HoheJ等人【l8J制备了W—V合金，并通过数值模拟的方法证明了W．V合金可以解决焊接过程中的界面结合问题。随后，Wurster等人【憎j制备了W．25吼．％V和W．30砒．％Ta合金，并对其力学性能进行了比较，结果表明，W一30Ⅲ．％Ta比W．25州．％V合金的热稳定性能好，而且当温度高于1500℃时，W和V以及W和Ta之间会发

7、生扩散，其韧性明显受到裂纹扩展方向的影响，当裂纹的扩展方向和晶粒的粘结方向是垂直关系时，其断裂韧性很高，但当裂纹扩展方向沿着粘结方向时，其韧性就会很低。Re掺杂W基材料可以提高其RCT，改善蠕变强度，提高低温韧性。HasegawaAkira等人【20J研究了W．Re合金，发现Re含量增加，W．Re合金的DBTT呈线性降低，当Re为26姒％时，W．Re材料的DBTT为室温。Zayachuk等人【2lJ研究了W．Ta(Ta的含量分别为1叭．％和5叭．％)合金的氘(D)滞留性能，结果发现W．1Ⅲ．％Ta和W．5叭．％Ta合金D滞留的高斯分布曲线峰值分别在572。C

8、和623。C，这表明Ta含量影响D的滞留量。W易氧化