VoL27 No.5 赵放等：超细晶粒W40%Cu合金的烧结和力学性能 ·579· 12同收缩动力学曲线 12o)收缩速率曲线 b 1200 0.24 10 0.20 1000 0.16 6 6 0.2目 800 4 4 70am司 600 0.04部 0 0 400 J-0.04 20406080100120140 400 600 80010001200 时间min 温度/℃ 图4纳米W40%Cu化学混合粉的H热压烧结收缩曲线(26.5MPa) Fig.4 Shrinkage kinetic curves of nanoscaled W-40%Cu sintered with hot pressing in H:(26.5 MPa) 达到最大值，1140℃时收缩停止.合金在1200℃ 性很好，没有出现W晶粒和Cu晶粒的各自团聚 保温1h,最终合金相对密度为98%.对图3和图 现象，两种试样的高倍SEM照片显示W晶粒都 4比较可以看出，在热压压力相同，W粉粒度相 能均匀分散在Cu基体中，没有团聚现象.由定量 同但Cu粉粒度不同时，纳米W-Cu化学混合粉 金相测定结果可知，无压烧结的合金平均W晶 的最大收缩速率对应温度比粗Cu粉时减小了 粒小于2m,热压烧结的合金平均W晶粒≤0.5 140℃.纳米WCu化学混合粉的剧烈收缩区间也 m.图6是纳米W常规粗Cu机械混合粉H2热压 比常规粗Cu粉末宽.对比图2~4可知，使用纳米、 烧结合金SEM照片.从图6(a)中看到，W晶粒与 W粉粗Cu粉机械混合粉的最大收缩速率对应温 Cu晶粒的分散效果较差，Cu晶粒远远超过纳米 度最高(1070℃)，而纳米W-40%Cu化学混合粉 W晶粒尺寸，因此合金组织表现得很不均匀.但 在H中无压烧结的最大收缩速率对应温度为 是从W晶粒聚集区放大照片（图6(b)》看到W晶 980℃，但仍比H中热压烧结(930℃)为高，合金密 粒虽然也出现团聚现象，但W晶粒之间仍存在 度以H中热压烧结最高，而以粗Cu粉最低. 很薄的Cu金属薄膜.这种组织对超细晶粒WCu 2.3合金组织结构观察 合金来说在微米级（≤5μm)范围内是不均匀的， 图5~7中发亮的区域为钨晶粒，黑色区域为 对比图6和图7可以看到，Cu粉粒度也会直接影 铜.从图5和7中看到，W晶粒与Cu晶粒的分散 响合金组织的均匀性，全部为纳米WC化学混 (a)低倍 h 1001m 图5纳米级W40%Cu化学混合粉H,无压烧结合金SEM照片 Fig.5 SEM images of the ultrafine grained W-40%Cu alloy sintered in H a b)高倍 20 un 14m 图6纳米W,常规粗Cu机械混合粉H热压烧结合金SEM照片 Fig.6 SEM images of the nanoscaled W and traditional Cu alloy sintered with hot pressing in HV如L2 7 N o . 5 赵 放 等 : 超 细 晶粒 W - 4 0% C u 合 金 的烧结 和 力学性 能 a( ) 收缩动力学曲线 (b )收缩速率曲线 介g · 一, 昌 · í涤哥邻 0 . 2 4 0 . 2 0 0 . 16 0 . 12 0 . 0 8 0 . 0 4 日` - 一一 ~ J一 一一 . ` - - - -上 - - - - 上 - - - - 二- - - - - ` 习 4 0 0 L es es es es es es es j es es es es es es es es -J es es we se ~ ~ 一 - 一- J 一一一一一一一一一一一」一一 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 1 20 14 0 4 0() 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 时间了m i n 温 度 /℃ 图 4 纳 米 W we 4 0% C u 化学 混合粉 的 残 热压 烧结 收缩 曲线 ( 2 6 .5 M P a ) F落4 5 七r i o ak 乎 匕 . e 蛇c e u vr e s o f n a n o s c al de w 闷 0 % C u sl n te r e d 初t h 卜o t p 比, s恤 g 加 H : ( 2 6 · S M P a ) 刁 . 04 `气 0 ǎùX46 气乙0 、啊鳄邻 州日g 020 0纷侧明 ` , 1. . R 一 6 ` ,乙八UǎX4 石, n ó 目邻、喇鳄 达到 最 大值 , 1 140 ℃ 时收 缩停 止 . 合 金在 1 2 0 ℃ 保 温 l h , 最 终合 金 相对 密度 为 98 % . 对 图 3 和 图 4 比较 可 以看 出 , 在 热压 压 力相 同 , W 粉 粒度 相 同但 C u 粉 粒度 不 同时 , 纳 米 W 曰C u 化 学 混合 粉 的最 大 收缩 速 率对 应 温 度 比粗 C u 粉 时减 小 了 14 0℃ . 纳 米 w 一C u 化 学混 合粉 的 剧烈 收缩区 间也 比 常规 粗 C u 粉 末 宽 . 对 比 图 2~4 可 知 , 使用 纳米 、 W 粉 粗 C u 粉机 械 混 合粉 的最大 收 缩速 率对 应 温 度 最 高 ( 1 0 70 ℃ ) , 而纳 米 W-4 0 % C u 化 学 混合 粉 在 H : 中 无 压 烧 结 的最 大 收缩 速 率对 应 温 度 为 98 0℃ , 但 仍 比 H Z 中热压 烧 结 (9 30 ℃ ) 为高 , 合金 密 度 以 H : 中热 压烧 结 最 高 , 而 以粗 C u 粉 最 低 . .2 3 合 金组 织 结构 观 察 图 5一7 中 发亮 的 区域 为钨 晶粒 , 黑 色 区域 为 铜 . 从 图 5 和 7 中看 到 , W 晶粒 与 C u 晶粒 的分 散 性很 好 , 没有 出现 W 晶粒 和 C u 晶粒 的各 自团聚 现 象 . 两种 试样 的高 倍 S E M 照 片显 示 W 晶粒 都 能均 匀 分散 在 C u 基体 中 , 没 有 团聚 现 象 . 由定量 金 相 测 定结 果 可知 , 无 压 烧 结 的合 金平 均 W 晶 粒 小 于 2 林m , 热 压烧 结 的合 金 平均 W 晶粒 簇 .0 5 林m . 图 6 是纳 米 W 常 规粗 C u 机械 混 合粉 H Z热 压 烧 结合 金 S E M 照 片 . 从 图 6( a) 中看 到 , W 晶粒 与 C u 晶粒 的 分散 效 果较 差 , C u 晶粒 远 远超 过纳 米 W 晶粒尺 寸 , 因此合 金 组织 表 现 得很 不 均匀 . 但 是从 W 晶粒 聚集 区放 大 照 片 ( 图 6 ( b) )看 到 W 晶 粒 虽 然也 出现 团聚现 象 , 但 W 晶粒之 间仍存 在 很 薄 的 C u 金 属 薄膜 . 这种 组 织对 超 细 晶粒 W曰C u 合 金来 说 在 微米 级 ( ( 5 林m ) 范 围 内是不 均 匀 的 . 对 比图 6 和 图 7 可 以看 到 , C u 粉粒 度 也会 直接 影 响 合金 组 织 的均 匀性 , 全 部 为纳 米 W曰 C u 化学 混 图 5 纳 米级 W闷0% C u 化 学混合 粉 H : 无 压 烧结 合金 S E M 照 片 F电 · 5 S E M i m a g e s o f ht e u ltr a如 e gr a i n ed w 闷 0% C u a l o y ,恤t e代 d 加 H : 图 ` 纳米 W 、 常规粗 C u 机械 混合粉 残 热 压烧结 合 金 S E M 照 片 F i.g ` S E M 加 a 乎 , o f t h e . a n o s e a l e d W a n d tr a d i灯o n a l C u a lo y s恤 et 代 d w i t h h o t p似 , i n g i n H :