钨合金及其制备新技术PDF电子书下载

目录 1

概述 1

第1篇 钨合金的研究、发展现状 1

1.1 钨合金的发展简史 1

1.2 钨合金的分类 2

1.3 钨合金的性能 3

1.4 钨合金的用途 3

2 钨合金制备的理论基础 3

2.1 经典液相烧结理论 5

2.1.1 液相烧结条件 5

2.1.2 液相烧结机制 5

2.2 液相出现以前固相烧结阶段的致密化机理 13

2.2.1 缺陷的增生、扩散以及缺陷的相互作用 14

2.2.2 合金相的形成 16

3 钨合金的传统制备工艺与材质的研究 20

2.3 液相烧结阶段的致密化 20

3.1 材质成分设计与研究 22

3.1.1 钨含量 22

3.1.2 w（Ni）/w（Fe）比 23

3.1.3 多元合金化 26

3.1.4 新型三元钨合金体系 31

3.1.5 杂质的影响 37

3.2.1 工艺流程 39

3.2 制备工艺 39

3.2.2 粉末混合与改性 40

3.2.3 烧结工艺参数 41

3.3 烧结后热处理 47

3.3.1 淬火和快速冷却热处理 48

3.3.2 真空或惰性气氛脱氢处理 48

3.3.3 循环热处理 49

3.3.4 冷变形后再结晶 49

3.3.6 新型W-Ni-Mn合金的烧结后热处理 50

3.3.5 预应变时效 50

3.3.7 热等静压（HIP）处理 51

3.3.8 表面处理 51

4 钨合金的破坏机理研究 51

4.1 钨合金的断裂机理 52

4.1.1 钨合金的断裂模式 52

4.1.2 钨合金的脆裂机理 53

4.1.3 钨合金的组织、性能与工艺 56

4.2 电热镦粗砧块材料的破坏机理 58

4.2.1 电热镦粗工艺与钨砧块材料 58

4.2.2 电热镦粗后钨砧块的形貌、相变化 58

4.2.3 砧块材料的破坏机理 61

4.3 在高速加载条件下的失效机理 62

4.3.1 钨合金的动态力学性能 63

4.3.2 各种因素对动态力学性能的影响 66

4.3.3 动态加载下钨合金的失效机理 72

5 钨合金的形变强化 75

5.1 引言 75

5.2 形变强化工艺原理 75

5.3 几种形变强化技术 76

5.3.1 锻造 76

5.3.2 静液挤压技术 78

5.3.3 热-机械加工技术 80

5.4 形变强化和断裂机制 83

参考文献 85

第2篇 钨合金的注射成形技术6 粉末注射成形技术概述 85

6.1 粉末注射成形技术的概念与特点 97

6.2 粉末注射成形技术的应用与产业化发展 98

6.3 粉末注射成形技术在难熔钨合金与硬质合金中的发展和应用前景 101

6.4 影响钨合金注射成形的因素 103

6.4.1 粉末因素 104

6.4.2 黏结剂与喂料性能 106

6.4.3 注射成形 108

6.4.4 脱脂与烧结 109

6.5 钨合金注射成形技术发展存在的问题 110

7 主要实验工艺、检测与方法 110

7.1 实验用主要原材料 112

7.1.1 金属粉末 112

7.1.2 有机黏结剂 113

7.1.3 主要工艺设备 114

7.2 实验工艺与方法 114

7.3 几个重要的计算公式 116

7.4 分析与测试 117

7.4.1 黏度测定 117

7.4.4 黏结剂脱脂率分析 118

7.4.6 密度测定 118

7.4.5 碳分析 118

7.4.3 扫描电镜（SEM）观察 118

7.4.2 热失重分析（TGA）及差热分析（DTA） 118

7.4.7 力学性能测试 119

8 黏结剂的设计及黏结剂与喂料的热性能8.1 引言 120

8.2 黏结剂的选择与设计 121

8.3 黏结剂主要添加组元的热性能 122

8.4 黏结剂及其喂料的热性能 126

8.4.1 黏结剂的热性能 126

8.4.2 喂料的热性能 132

9 喂料流变性、均匀性与成形性评价9.1 基本流变学 135

9.2 黏结剂组成对喂料流变性的影响 137

9.2.1 黏结剂组成对喂料流动指数n的影响 137

9.2.2 不同黏结剂组成对喂料黏度的影响 139

9.2.3 不同黏结剂组成的喂料在不同温度下的黏度 140

9.3 PW1、BO、OP3010黏结剂对喂料的流变性和成形性影响的综合评价 140

9.3.1 喂料的流变性 140

9.3.2 喂料的成形性 141

9.4 粉末预处理和添加表面活性剂对喂料流变性的影响 142

9.4.1 喂料中的颗粒与黏结剂的相互作用 142

9.4.2 粉末球磨预处理和添加低分子耦合剂对喂料流变性的影响 143

10 注射缺陷与最佳注射工艺参数 143

10.1 引言 150

10.2 注射工艺的确定 150

10.2.1 注射温度的影响 150

10.2.2 注射压力的影响 151

10.2.3 保压压力的影响 152

10.3 注射过程中出现的缺陷及解决办法 153

11 注射坯尺寸精度与质量控制 153

11.1 引言 155

11.2 模型的建立 155

11.3 模型的实际应用 158

12 黏结剂脱除工艺与理论 160

11.4 小结 160

12.1 引言 161

12.2 脱脂方式 161

12.2.1 热脱脂 161

12.2.2 溶剂脱脂 162

12.2.3 催化脱脂 162

12.2.4 虹吸脱脂 162

12.3 热脱脂缺陷控制与脱脂动力学 162

12.3.1 不同热脱脂工艺参数对脱脂缺陷的影响 163

12.3.2 石蜡在喂料中的低温热脱脂行为 165

12.3.3 热脱脂机理 168

12.4 溶剂脱脂 169

12.4.1 溶剂脱脂特性与溶剂脱脂机理 170

12.4.2 溶剂脱脂样品的形貌特征 173

12.5 小结 175

13 PIM钨合金的致密化、性能与显微组织 175

13.1.1 烧结收缩模型 177

13.1 PIM脱脂坯的致密化特点 177

13.1.2 PIM注射坯与P/M压坯的烧结致密化特点 179

13.2 性能和显微组织 179

13.2.1 不同热脱脂工艺对95W-3.5Ni-1.5Fe合金性能的影响 179

13.2.2 热脱脂PIM与P/M钨合金的性能和显微组织比较 180

13.2.3 溶剂脱脂和热脱脂工艺PIM钨合金的力学性能与显微组织 182

13.3 弹芯材料实物样品 186

13.4 小结 186

14 PIM钨合金在液相烧结过程中的变形 186

14.1 引言 188

14.2 变形模型 188

14.2.1 重力因素导致变形 188

14.2.2 W晶粒压紧协调数 190

14.3 模型应用 190

14.4 变形对显微组织和性能的影响 192

15 （固＋液）二步烧结控制变形工艺与原理 193

14.5 小结 193

15.1 引言 194

15.2 二步烧结模型的建立 194

15.2.1 坚固的固相W骨架的形成 194

15.2.2 相生成对W骨架的影响 195

15.3 实验 196

15.4 二步烧结工艺对变形的影响 196

15.5 二步烧结工艺对组织与性能的影响 197

16 强化烧结原理与变形控制 198

15.6 小结 198

16.1 引言 199

16.2 协同活化烧结的原理与工艺 199

16.2.1 合金元素的选择 200

16.2.2 实现W-Ni-Fe高密度合金协同强化烧结的准则 200

16.2.3 合金元素的选择 201

16.2.4 协同活化烧结动力学 203

16.3 机械活化固相强化烧结 207

16.2.5 协同活化烧结对变形的影响 207

16.4 小结 209

参考文献 210

第3篇 超细／纳米钨合金复合粉末与细晶钨合金制备新技术17 概述 210

17.1 引言 221

17.2 超细／纳米钨合金粉末的制备技术 222

17.2.1 机械合金化 222

17.2.2 喷雾干燥法（Spray Drying或Spray Conversion Process） 223

17.2.3 溶胶-凝胶法（Sol-Gel） 224

17.2.4 冷凝干燥法（Freeze Drying） 225

17.2.5 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposion,CVD） 225

17.2.6 反应喷射工艺制粉法（Reaction Spray Process,RSP） 225

17.2.9 机械-化学合成法（Mechanochemical Synthesis） 226

17.2.10 溶胶-喷雾干燥-二步氢还原法 226

17.3 超细／纳米粉末存在的突出问题 226

17.2.8 机械-热化学工艺合成（Mechano-thermochemical Process） 226

17.2.7 真空等离子体喷射沉积（Vacuum Spray Consolidation process） 226

17.4 超细／纳米粉末的烧结技术研究 227

17.4.1 超细／纳米粉末的烧结行为 227

17.4.2 晶粒抑制烧结技术 228

17.5 应用发展前景与本篇研究的指导思想、研究内容 231

18 机械合金化（MA）制备纳米钨合金复合粉末 231

18.2 MA工艺流程 232

18.1 引言 232

18.3 无过程控制剂下球磨W-Ni-Fe粉末的特性 233

18.3.1 X射线衍射（XRD）特征 233

18.3.2 粉末的形貌特征和颗粒成分变化 235

18.3.3 粉末的表面特性 238

18.4 过程控制剂（PCA）对MA过程和粉末性能的影响 239

18.4.1 单一组元PCA的影响 239

18.4.2 多组元PCA的影响 249

18.5.1 转速对粉末性能的影响 253

18.5 MA工艺参数的最优化 253

18.5.2 球装填系数对粉末性能的影响 255

18.5.3 球料比对粉末性能的影响 256

18.5.4 液体介质比对粉末性能的影响 259

18.5.5 气氛对粉末氧含量的影响 259

18.5.6 机械合金化时间对粉末性能的影响 260

18.6 小结 261

19 溶胶-喷雾干燥法制备超细／纳米粉末 261

19.1 引言 263

19.2 纳米复合溶胶体体系的稳定性理论基础 263

19.2.1 纳米颗粒的润湿 263

19.2.2 静电位阻稳定机理 264

19.2.3 空间位阻稳定机理 265

19.2.4 静电-空间位阻协调稳定机制 267

19.2.5 表面活性剂在颗粒表面的作用形式 268

19.3.1 表面活性剂对含（W,Ni,Fe）盐溶胶体系Zeta电位的影响 269

19.3 控制纳米溶胶体体系的各因素 269

19.3.2 Zeta电位及表面活性剂对颗粒分散性的影响 270

19.3.3 pH、溶液浓度、黏度及原料杂质对前驱体母液配制的影响 271

19.4 喷雾干燥 271

19.4.1 喷雾干燥原理 271

19.4.2 喷雾干燥粉末前驱体特征 272

19.4.3 表面活性剂在干燥过程中的作用机理 274

19.5 复合氧化物前驱体的还原动力学 275

19.5.2 复合氧化物前驱体的还原动力学 276

19.5.1 钨氧化物的还原理论基础 276

19.6 稀土元素对氧化物复合粉末还原特性的影响 281

19.7 小结 283

20 固相烧结制备细晶钨合金 283

20.1 引言 285

20.2 粉末体的烧结致密化行为 285

20.2.1 烧结温度对致密化的影响 285

20.3 热稳定性 287

20.2.2 保温时间对致密化的影响 287

20.4.1 相变化 288

20.4 相和显微组织变化 288

20.4.2 显微组织和黏结相中W的成分变化 289

20.4.3 金相组织特征 291

20.5 TEM形貌特征 292

20.6 致密化机理分析 293

20.6.1 纳米化对扩散活性的影响 293

20.6.2 W晶粒长大 293

20.6.3 致密化机理 294

20.7 性能与拉伸断口形貌 295

20.8 小结 297

21 液相烧结特征与瞬时强化液相烧结 297

21.1 引言 298

21.2 液相烧结过程中的致密化行为 298

21.3.1 MA粉末的液相烧结特征 299

21.3 液相烧结性能与组织特征 299

21.3.2 溶胶-喷雾干燥粉末的液相烧结特征 300

21.4 瞬时液相烧结性能与特征 301

21.5 小结 302

22 添加稀土元素的作用 304

22.1 引言 304

22.2 微量稀土元素的添加形式与添加方法 304

22.3 稀土元素含量与种类对致密化的影响 304

22.3.1 MA粉末中稀土氧化物对致密化的影响 304

22.3.2 溶胶-喷雾干燥粉末中的稀土元素对致密化的影响 306

22.4 稀土元素对性能与显微组织的影响 306

22.4.1 稀土氧化物对MA钨合金力学性能和显微组织的影响 306

22.4.2 溶胶-喷雾干燥粉末中的稀土元素对性能与显微组织的影响 315

22.5 小结 317

参考文献 318