·580· 北京科技大学学报 2005年第5期 (a)低倍 b高 20 um 图7纳米级W40%Cu化学混合粉H,热压烧结合金SEM照片 Fig.7 SEM images of the ultrafine W-40%Cu alloy sintered with hot pressing in H. 合粉的合金结构更均匀，晶粒也更细小，因为纳 300 米级W粉和Cu粉在化学混合和剪切破碎的双重 250 作用下可以十分均匀地混合，W颗粒与Cu颗粒 200 相互间隔，在固相烧结过程中Cu粉相对于W颗 粒起到隔离剂的作用，W颗粒的团聚被阻止，因 煤100 此烧结后W颗粒长大倍数很低（约5~6倍）.当Cu 50 粉很粗时，纳米W粉无法被粗Cu粉均匀隔离而 0 0.1 发生团聚（见图5(a),而且在低温固相烧结时Cu 020.3040.50.6 应变 不可能通过液相浸润渗入W颗粒之间，因此Cu 图8H:烧结纳米W40%C■化学混合粉300℃条件下应力一 颗粒自身尺寸也不能减小，最终造成合金中Cu 应变曲线 晶粒十分粗大而W晶粒细小的不均匀状态.在 Fig.8 Stress-strain curve of the ultrafine grained W-40%Cu all- oy sintered in H,at 300'C H热压烧结时，采用纳米的W40%C1化学混合 粉时，W和Cu相分布很均匀，但因烧结温度较 250 高，W晶粒长大到平均1.5~1.8m,但远比常规 200 WCu合金的W晶粒(40-60um)低很多. 2,4合金力学性能测试 F100 (1)硬度的测量，从表1中可看到，热压烧结 50 纳米W40%Cu化学混合粉的致密化程度最高硬 度最大，达到HRB88.5.H2无压烧结的纳米粉致 0 0.10.20.30.40.50.6 密化程度低于热压烧结，所以硬度也相对低于热 应变 压烧结合金.H,热压烧结纳米W、常规Cu机械混 图9五，热压烧结W40%C▣化学混合粉500℃条件下应力一 合粉烧结合金的致密化程度最低，其硬度也相应 应变曲线 Fig.9 Stress-strain curve of the W-40%Cu alloy sintered with hot 最低.另外，Cu晶粒尺寸增大也导致了样品硬度 pressing at500℃ 值的下降. 250 表】不同样品的洛氏硬度(RB) Table 1 HRB and relative densities of the sintered samples 200 样品 HRB相对密度% H,无压烧结纳米W40%Cu化学混合粉87.5 97 H,热压烧结纳米W40%Cu化学混合粉88.5 98 H:热压烧结纳米W,常规Cu机械混合粉69.0 90 50 (2)合金的高温压缩性能.样品高温压缩实验 0 0 0.10.20.30.40.50.6 是在空气中进行，各样品的工程应力一应变曲线 应变 如图8~10所示. 图10H热压烧结纳米W、常规Cu机械混合粉500℃条件下 从图8~10中可以看出，无论那种样品，在压 应力一应变曲线 Fig.10 Stress-strain curve of the nanoscaled W and traditional 力增加的最初阶段，应力一应变之间都存在一段 Cu alloy sintered with hot pressing at 500C. 5 8 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 005 年 第 5 期 图 , 纳米级 W 舀刁0% C u 化学 混合粉 及 热压 烧结合金 S EM 照片 F喀 , S EM 恤 . 沙 . of 比 e ul tr a 目. e w 刁 0% C u a U 0 y咖妞 n 泪 w iht ob t p溉咖 g 场 残 302515010 50 . 只创斌ó号受 义伽50 白乏. 、创只碱 50 ,` `二二苦. . ó号乏只侧碱 合 粉 的合 金结 构 更 均匀 , 晶粒 也 更 细 小 . 因为纳 米 级 W 粉 和 C u 粉 在 化学 混 合和 剪 切破 碎 的双重 作 用 下可 以十分 均 匀地 混 合 , W 颗粒 与 C u 颗 粒 相 互 间隔 , 在 固相烧 结过 程 中 C u 粉 相对 于 W 颗 粒起 到隔 离剂 的作用 , W 颗 粒 的 团聚被 阻止 , 因 此烧 结后 W 颗 粒长 大 倍数 很 低 ( 约 5一 6 倍 ) . 当 C u 粉 很粗 时 , 纳 米 W 粉 无法被 粗 C u 粉 均 匀 隔离 而 发 生 团聚 ( 见 图 5 (a) ) , 而且 在低 温 固相烧 结 时 C u 不 可 能通 过液 相 浸润 渗 入 W 颗 粒之 间 , 因此 C u 颗粒 自身尺 寸 也 不 能减 小 , 最 终造 成合 金 中 C u 晶粒 十 分粗 大 而 W 晶粒 细 小 的不均 匀 状 态 . 在 H Z 热 压烧 结 时 , 采 用 纳 米 的 W - 4 0 % C u 化 学混 合 粉 时 , W 和 C u 相 分布 很 均 匀 , 但 因烧 结温 度 较 高 , W 晶粒 长 大 到平 均 1 . 5一 1 . 8 林n l , 但 远 比常 规 W一 u 合 金 的 W 晶粒 ( 40 一 60 林m ) 低 很 多 , .2 4 合 金 力学性 能 测 试 ( l) 硬度 的测量 . 从 表 1 中可 看 到 , 热压 烧 结 纳 米 W es 4 0% C u 化学 混合 粉 的致密 化 程度 最 高硬 度 最 大 , 达 到 H R B 8 . 5 . H Z 无 压烧 结 的 纳米 粉致 密 化程 度低 于 热压烧 结 , 所 以硬 度 也相 对低 于热 压 烧 结合 金 . 玩 热 压烧 结纳米 W 、 常 规 C u 机 械混 合 粉烧 结 合金 的致 密化程度 最低 , 其硬 度也 相应 最 低 . 另外 , C u 晶粒 尺寸 增 大 也导 致 了样 品硬 度 值 的 下 降 . 表 1 不 同 样品 的洛 氏硬度 ( H R B ) aT b l e 1 H R B a . d 代 I a d ve d e . 翻月e s o f ht e 血t e er d s a 口 p les 0 住es es es es es es es ` es es es es - -山 - 一 - - - - - 二 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 应 变 图 8 几烧 结纳 米胡六刁O% C u 化学 混合粉 3 0 ℃ 条件 下应 力一 应变 曲线 F殆 . 8 S lt , 阴弓 tr . in e u ver o f 比 e u l tr 叨 . e gr a 加 e d w 刁 0% C u a 压 o y s i n et 代 d I n H : 时 3 0 ℃ 2 5 0 2 0 0 O L ~ l we es 工 - es es es es es es es ` es es es we l e es we e 压 e 一 一 J一 - - - - - - J 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 应变 图 , 残 热压烧 结 W司川% C . 化 学混 合粉 即 O℃ 条件 下应 力一 应 变 曲线 P怡 . , Slt限 s村 tr a i . e州 e o f t肠e w 礴 0% C u a U o y d l t e比 d 初 ht b ot p比” 加 9 at 50 o℃ E 工七工一fJ F 0 一丹石,声 日9 一一洲0 样 品 6 相对 密度% 9 7RO H 0少n, 之 无压烧 结 纳米 W书0 % uC 化学 混合 粉 H : 热压烧 结 纳米 W es 4 0 % C u 化学 混合粉 H 之热压烧 结纳米 W 、 常规 C u 机械混合粉 (2 )合 金 的 高温压 缩性 能 . 样 品高 温压 缩 实验 是在 空气 中进 行 , 各 样 品 的工程应 力一应 变 曲线 如 图 8一 10 所示 . 从 图 8一 10 中可 以看 出 , 无 论那 种 样 品 , 在 压 力增 加 的最初 阶 段 , 应 力一应 变之 间都存 在一 段 O L占 es es es es es we 曰` es es es we we j we - 一一 目 一一习一一 - 一- - J 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 , 4 0 . 5 0 . 6 应 变 图 10 玩 热压 烧结 纳米 W 、 常规 C u 机 械混合 粉叨O ℃ 条件 下 应 力一应 变 曲线 F啥 . 1 0 S tl ℃日卜. 扮 . 加 e o vr e o f t h e o a . o s e al ed w a n d 扮a d i tlo . a l C u a n oy . in t e 忱d , d t七 h o t p概咖9 a t 5 0 ℃