熔渗法制备Mo_Cu系梯度功能材料的研究.pdf

熔渗法制备 “ ／ 系梯度功能材料的研究 陈文革 （西安理工大学材料科学与工程学院， 西安 “ ） 摘要设计并用熔渗法制备 “／ 系多层新型密度梯度材料， 观察 “／ 系梯度材料的显微组织并分析烧结熔渗过程。 过渡层密度从 ， 8 纯金属和8 ; 6 B G “ H “ I J F B D ; G “ B ; F I E “ I F ／K 6 , 6 74 - L B I G F M ／ （ *9 ） 4 - “ I J F Q F M ／ （*9 4K9 4） 4 73 - 1 P B D * ; B R E I G “ I／S9 43 G F * “ J ; B G ／0 C 4 ,4 - D M G F ; G F D F D BA H 4 试验材料与方法 试验使用 “粉纯度大于’ ’ Y 7 3，2 “ Y 6 M6--6 万方数据 试验结果与分析 “ ／ 8 2 5 5 2 5 5 7 2 3 * , 3 4 5 6 7 6 8 ／A , / 1 - 1 / 7 2 9 7 2 2 7 6 / 1 9 2 8 5 6 7 ／ （ 3B ） * 2 / 5 - 2 9 9 2 8 5 6 7 ／ （ 3B ） C 2 1 / 7 6 D 2 9 2 8 5 6 7 ／A . 6 ; 8 2 5 5 ／3 3 * * E F , - “ F “ F G “ F G F H E G E “ E G I E G E G I “ G F F G * I F , - FE G E E G E I G FF G * F , - FE G E G H “E I G JF G * H F , - J FE G H JE G J EE I G F G * F , - FE G J JE G “E I G F G * J F , - H FE G IE G IE E G FF G , -I G EI G I EE E G E“ G 图“所示为该梯度材料的密度沿厚度方向的变 化情况。可见密度从纯* 层的E G E “／ 3 到纯 , -层的I G E ／ 3 平缓递减， 即密度沿厚度呈准连 续变化。富* 端的相对密度低， 说明仍残存有气 孔， 可能是* 粉末吸附的气体无法有效排除或, - 的熔渗不充分所致。而随, -含量的增加， 材料的 致密化程度提高， 到纯, -层时， 几乎已完全致密。 图 ／ 8 2 5 5 9 6 2 7 6 8 G 烧结过程与显微组织 由* ／, -系多层梯度材料的显微组织形貌 （见 图） 可明显看出，* 及, -成分及结构呈梯度变 化， 说明在烧结过程中除, -的熔渗外无宏观液相 流动。此外， 随, -含量的增加， * 颗粒相互间的 烧结减少， 只是弥散分布在, -基体上。由于, -的 熔点低， 因此在富, -侧粘性流动是其主要烧结机 理， 是靠熔化的, -进行液相烧结， 固相* 颗粒弥 散在铜的基体中。而在富* 侧， 晶界扩散和体积 扩散机制占主导。从图可见， 各过渡层中， * 颗 粒与, -都有向界面扩散的趋势， 使它们形成冶金 结合。 G 热性能和电性能 图所示为样品各过渡层热导率和电导率的测 试结果。可见， * ／, -系梯度过渡层的热导率和电 导率介于* 与, -之间且更接近与, -。这主要是 由于在* ／, -系梯度过渡层中， , -以网络状存在， 彼此连通， 而, -不论是热导还是电导都远大于 * ， 所以它对* ／, -系梯度过渡层热性能和电性 能的贡献大。但整体* ／, - *的传导性 （测得 整体* ／, - *的电导率为 I AL ’ , M） 较任一 过渡层的* N , -合金都要低， 且层越多越厚， 传导 性越低。说明 *各过渡层之间的界面中有较多 的孔隙。因为粉末冶金材料的孔隙率与传导性“ 之间符合““ F （“““ ） （“ F为相应致密材料的 传导性） 。分析各过渡层界面造成孔隙较大的原因， 可能是烧结过程中因成分的突变产生的巨大热应力 与组织应力在随后的冷却中阻碍了孔隙的收缩。 G 硬度和抗热疲劳性能 对* ／, - *各过渡层的硬度进行测量 （见 图J） ， 随着梯度层中铜含量的增加， 硬度值呈线性 降低。而且, -含量越多， 硬度曲线下降得越陡峭。 当, - H F A时， 硬质相* 的作用几乎丧失。 对热疲劳性能的测试是分别将样品置于箱式电 阻炉中， 加热温度分别设为“ F F， F F， F F，J F F， F F O， 每个样品保温 3 6 8， 取出放在冷水中 （ F O） 急冷， 如此循环， 直至样品出现裂纹或破坏。图是 测出的循环断裂周次和温度的关系曲线。可见， 随 温度的升高，* ／, - *的抗热疲劳性能降低。 而且在实验中发现， 首先开裂的是与纯* 层连接 的过渡层或* 含量较高的两过渡层之间。说明 * 颗粒之间的烧结虽然具有一定的结合力， 但缺 乏粘结相, -的连接， 其强度或者说抗热疲劳性较 低。再者， 与* 含量较高两过渡层间的致密度低、 气孔较多也有关系。 “ 第期陈文革 熔渗法制备* ／, -系梯度功能材料的研究 万方数据 图 “ ／ 系梯度材料的显微组织形貌 “ - 7 6 “ 8 * 5 “ . 5 - 1 6 7 . 6 “ , - ’ 0 ’ 7 - 6 8 9 - 1 - 6 , - . 有色金属第 ;卷 万方数据 参考文献 ［］吕大铭“粉末冶金钨钼材料发展的国内外近况 ［］“粉末冶金工业， ，（ . 2 3 ; 2 - ; - 2 3 4 A 1 . 8 ; 8 A ; 3 2 .［］“ B 1C 2 3 4， D， E F，G 3 4 8 HC“ I ; J K 3 48 3 2 1 1 4 5A 4 ; 3 . . - ; 3 8 3 2 A A 1 - 2 - ; .［］“ 7 E 3 N 2 3 4 2 - ; 1 ; 4 L 1 ; A A 1 - 2 - ; .S K , 3 . - A ; J K 3 48 3 2 1 1 4 5 ［S］ ／ ／M A . ，G 3 4 8 HC“C 3 2 1 I ; J K 3 4 N K . 2 4 - 3 .T 3 K 3 4 2 - ; ［C］“ I 4 - 3 2 ; B ， O ［O］ ; E . ; F，U 3 .6T，G 3 4 8 HC“/ L M KC ; L M - A Q - A A 1 - 2 - ; .I 4 ; 3 . . - K 8 3 2 1 .， 2 . 2 3 K 4 3 H “C 3 2 1I ; J K 3 4 N K . 2 4 - 3 .T 3 K 3 4 2 - ; ［C］“ I 4 - 3 2 ; ，B ， ’ ’ D ［D］ ; E . ; F，U 3 .6T，G 3 4 8 HC“ N W 3 2 - ; 8 ; 1 K - S 1 B 3 8 3 2 A A 1 - 2 - ; .［］“ S 8M 3 4 80 ; V 1 1， D， O （P） D ［］ ; E . ; F “ * 3 . - ，8 - 4 ; . 2 4 2 4 1 3 , ; 1 2 - ; K 2 E 3 4 8 1 A 4 ; A 3 4 2 - 3 . ; 2 3 4 3 K ; 8 A ; . - 2 3 .［*］“ I U“ *7 E 3 L . - . “ 7 E 3I 3 . 5 1 , - 0 2 2 3 - , 3 4 . - 2 5， - , 3 4 . - 2 5I 4 Q，S， ’ ［P］7 H，0 E 3 Y，U 0，3 2 1 “ T Z 4 - 2 - ; ; 1 1 5 4 K 3 K8 2 3 4 - 1［S］ ／ ／0 E - ; 2 N，C - 5 8 ; 2 ;[“ T L 2 - ; 1 1 5G 4 K 3 KC 2 3 4 - 1 D，I 4 ; 3 3 K - .; 2 3 4 2 - ; 10 5 8 A ; . - 8; T 2 - ; 1 1 5G 4 K 3 KC 2 3 4 - 1［M］“ D L 7 - L 7 - S 1系密度梯度材料 ［］“中国有色金属学报， ， （’） ’ ［ ］] - ; UI， E FC，0 E 3 Y，3 2 1 “ * 3 . - ; K/ L T 3 L M 1 1 ; 5 . 2 D 1， ，O （） ’ “ ／M . 5 . 2 3 8 2 - ; 1 1 5 4 K 3 K8 2 3 4 - 1（T GC） - .K 3 . - 3 K KA 4 3 A 4 3 KZ 5 - L . - 2 3 4 - “ 7 E 3 8 - 4 ; . 2 4 2 4 3 ; K2 E 38 3 E - . 8; 2 3 4 - L - - .K - . . . 3 K “ 7 E 3 K 3 . - 2 5 ; . - 2 - ; 1 5 3 4 . E 3 . X . - L ; 2 - ; . 1 5 - 2 E 3 2 E - Q 3 . . K - 4 3 2 - ; J - 2 E - 4 3 ; K 2 - , - 2 - 3 . ; K 3 1 3 2 4 - - 2 5 4 3 3 4 2 ; 2 E 3 ; A A 3 4’. Z 3 2 J 3 3 2 E 3 A 4 ; A 3 4 2 - 3 . ; K C ; “ 7 E 38 ; 1 2 3 . - 2 3 4 - ; 4 . ; 2 E 3M L 4 - E. - K 3Z 5 ; A A 3 48 3 1 2 - K2 E 3C ;. ; 1 - KA 4 2 - 1 3 .K - . A 3 4 . 3 . - 2 E 3 ; A A 3 4 Z . 3 “ 7 E 3K - 2 ; 2 E 3C ; L 4 - E. - K 3 “ 7 E 3E 4 K 3 . . - .K - 4 3 2 1 54 3 K 3 .J - 2 E2 E 3 - L 4 3 . 3 ; 2 3 2，J E - 1 3 2 E 3 ; A A 3 4 - . E - E 3 4 2 E D _，2 E 3 3 - 1 A 4 ; A 3 4 2 5 K 3 1 3 2 4 - 1 4 3 . - . 2 3 K 2 E 3 4 8 1 3 4 3 K 3 4 3 . 3 KJ - 2 E 2 E 3 - 4 3 . 3 ; 1 1 5 4 K 3 K8 2 3 4 - 1；. - 2 3 4 - ；- O 第期陈文革 熔渗法制备C ;／M 系梯度功能材料的研究 万方数据