钨丝-CVD钨复合材料制备及性能分析

采用自制实验装置,通过化学气相沉积钨过程中间断缠绕钨丝,得到钨丝-CVD钨复合材料。测试分析了材料的密度、成分及显微硬度;通过压溃试验计算出钨复合材料的压溃强度,通过拉伸试验和三点弯曲试验分别绘出拉伸和弯曲曲线。实验结果表明,化学反应温度控制在550℃,WF6和H2流量分别控制在2 g/min和1 L/min时,可得到没有孔洞的致密涂层。与相同工艺条件下不缠钨丝CVD钨样品相比,钨丝-CVD钨复合材料仍具有较高的纯度、致密度,显微硬度大致相同,而压溃强度、抗拉强度和抗弯强度大大提高。     

化学气相沉积钨涂层及抗烧蚀性能研究

利用X射线荧光能谱仪、扫描电镜及其能谱仪和显微硬度计等方法对CVD法制备的钨涂层进行了成分、显微组织分析,并测试了其显微硬度以及抗烧蚀性能.研究结果表明,采用化学气相沉积法,能在炮钢基体上制备致密均匀的高纯钨涂层,其纯度大于99.9%,并且钨涂层具有典型的柱状晶体结构,同时具有良好的抗烧蚀性能.     

氧的掺入对化学气相沉积TiCN涂层的影响

本文采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨扫描电镜(HRSEM)、显微维氏硬度计、声发射划痕仪,研究了以化学气相沉积(CVD)法制备的TiCN和TiCNO涂层。通过对比涂层的相结构、组织形貌、硬度及结合强度,分析氧的掺入对TiCN涂层显微结构和力学性能,特别是结合强度的影响。结果表明:CVD制备的TiC0.81N0.48涂层截面呈柱状结构,硬度和结合强度分别为2 063 HV及127 N。掺入氧后的TiC0.61N0.44O0.15和TiC0.52N0.25O0.1涂层没有出现新的物相,为面心立方结构的TiCNO固溶体,具有(111)织构;氧的掺入细化了晶粒,使涂层转变为致密结构;其硬度分别提高至2 207 HV和2 753 HV,但与基体结合强度分别下降至88 N和63 N。     

成份及微观结构对涂层硬度及粘结强度的影响

测定了物理化学气相沉积(PCVD)Ti(C,N)-TiN 涂层和化学气相沉积(CVD)Ti(C,N)-TiN 涂层的显微硬度(Hv)和粘结强度(E_b)。采用 X 射线衍射实验、扫描电子显微术以及 X 射线光电子谱分析了 PCVD 与 CVD 涂层部分力学性能间差别的原因。指出涂层择优取向及物相组成是影响涂层硬度的重要因素;涂层-基体粘结强度与沉积工艺、界面上新相和孔隙的存在密切相关。     

CVD温度对钨沉积层组织性能的影响

以WF6和H2为反应气体,采用化学气相沉积法在纯铜基体上沉积出难熔金属钨涂层.分析研究了沉积温度对沉积层组织、结构、表面形貌及涂层致密度、硬度、耐磨性能的影响.试验结果表明:随着温度升高,沉积速率加快,涂层组织逐渐由柱状晶转变为树枝晶,表面粗糙度显著增加,膜层致密度、硬度下降,耐磨性降低.化学气相沉积钨的最佳工艺温度范围为550～650℃.     

CVD钨沉积层组织控制

以WF6和H2为反应气体,采用间断供应反应气体方法改变CVD钨沉积层显微组织形貌。研究了间断沉积工艺参数对沉积层显微组织及性能的影响,讨论了间断沉积层的表面应力状态及断口裂纹扩展情况。结果表明:采用间断化学气相沉积法钨层的显微组织随周期沉积时间的缩短,柱状晶晶粒长度尺寸变小,形态逐渐接近等轴晶;沉积层表面形貌呈圆球状,沉积层生长界面不再趋向于单一方向;钨层保持了连续CVD钨的高纯度、高密度特性。且采用间断供应反应气体沉积方法显著降低了钨制品表面的残余应力,使裂纹扩展方向发生改变,有效阻碍了裂纹的深入扩展。     

镀镍石墨粉对铜基石墨复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜基石墨复合材料,考察烧结工艺、石墨粉颗粒表面镀镍及强化相对铜基石墨复合材料的力学性能和组织结构的影响,并对材料的组分、显微组织形态结构及断口形貌等进行系统的观察和分析,测试材料的硬度、冲击韧性和在室温、300℃、500℃各温度的压溃强度。结果表明:采用镀镍石墨粉改善了石墨和铜合金基体界面结合状态,界面结合更加牢固紧密,明显提高铜基石墨复合材料的力学性能,室温压溃强度和冲击韧性提高了30%~50%,高温强度提高了35%~60%,而对复合材料的硬度影响不大,复压复烧工艺更有利于发挥镀镍石墨粉的优越性。     

CVD温度对钽沉积层性能的影响

介绍了化学气相沉积(CVD)制备难熔金属钽涂层的原理及方法。采用冷壁式化学气相沉积法,在钼基体上沉积出难熔金属钽层。分析研究了CVD温度对沉积层的沉积速率、组织、结构和硬度等的影响。结果表明:在1000～1200℃温度范围,沉积速率随温度升高而增大;当温度超过1200℃时,沉积速率随温度的升高反而略有减小;沉积层组织呈柱状晶并随温度的升高逐渐增大;沉积层的硬度及密度随温度的升高而逐渐降低。化学气相沉积钽的最佳温度在1100℃左右。     

C芯SiC纤维制备技术研究

在自行设计制造的直流电阻加热CVD装置上制备出C芯SiC纤维,C芯SiC比W芯具有更高的力学性能,更好的界面相容性,更低的密度,成为制备SiC/Ti基复合材料的最佳增强体。研究CH3SiHCl2-CH3SiCl3-H2-Ar体系中在C芯表面化学气相沉积SiC涂层工艺,考察沉积温度,[H2]/[silane],气流量,Ar气流量对化学气相沉积SiC涂层的结构、性能的影响。并对涂层表面形貌及结构成分进行SEM,XRD,raman,AES分析。结果表明:在温度1200℃,[H2]/[silane]=1.4,气体流量4.89L/min,稀释气体0.2L/min时,纤维拉伸强度最好为3392MPa。其中纤维的性能对沉积温度,[H2]/[silane]最敏感。     

常压化学气相沉积SiO_2涂层的制备及其性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为源物质,空气为载气和稀释气,采用常压化学气相沉积法(APCVD)在HP40钢表面制备了SiO2涂层.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散能谱仪、D\MAX-C型X射线衍射仪、显微硬度仪等,研究了SiO2涂层的组织结构、表面形貌、物相组成和显微硬度;并用热震实验法和剥离实验法研究了涂层与HP40基体的结合强度.结果表明,所制备的SiO2涂层厚度约为1μm,由细小颗粒组成,颗粒比较均匀、大部分颗粒的粒径均在1μm以下;涂层无明显孔隙,与基体的结合强度较高;其显微硬度明显高于HP40基体.     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

高熵合金/碳化钨复合材料的研究进展

综述了高熵合金(HEA)/碳化钨(WC)复合材料研究进展,主要介绍了以WC为基体的WC-HEA硬质合金和以HEA为基体的HEA/WC复合涂层,探究了高熵合金复合碳化钨材料强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能提高的方式,并展望了高熵合金与WC相复合的发展前景与研究开发的重点。     

钨丝与灰铸铁原位反应的研究

对铸态和热处理态下的钨丝增强灰口铸铁基复合材料进行研究,用扫描电镜、X衍射分析、微观硬度和干式销盘磨损测试等手段对复合区微观组织结构及相组成进行观察及分析.结果表明,在1150℃时,将铸态复合试样进一步热处理,可原位合成WC颗粒增强铁基复合材料,并随着热处理时间的延长,反应继续深入;钨丝和灰口铸铁中的石墨相原位合成WC颗粒,复合区硬度较基体有显著提高;相对于铸铁标准试样.复合材料的耐磨性有很大提高.     

靶材用钨铜复合材料的制备工艺

在真空条件下,采用高温烧结钨骨架后渗铜工艺制备靶材用钨铜复合材料,研究烧结温度对钨坯及钨铜复合材料组织与性能的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,钨颗粒间逐渐由点接触扩大为面接触,烧结颈逐渐长大,同时孔隙不断缩小并趋于球形,钨骨架和钨铜复合材料相对密度及硬度不断增加,而钨铜复合材料的电导率不断下降.当烧结温度为1950 ℃时,钨骨架和钨铜复合材料的相对密度分别达到74.8%和96.9%的最高值;钨铜复合材料的硬度(HB)达最大值2520 MPa,而电导率则降低到36.6IACS%,其中氧含量仅为4×10-6,氮含量为3×10-6.     

20Wf／30zRcP／W复合材料的组织结构与力学性能

采用真空热烧结法制备了致密度为98．5％的20Wf/30ZrCp/W复合材料,分析测试了复合材料的相组成、微观组织结构和力学性能。结果表明：W丝在复合材料中分布较均匀,且基本平等于热压面：W与ZrC在界面处发生互扩散,形成（Zr,W)C固深体;W丝与基体间的界面结合强度过高,并发生明显的再结晶现象;加入W丝未能起到强韧化作用。复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为504MPa和9．48MPa.m^1/2。     

圆柱形衬底上高质量金刚石薄膜制备工艺研究

本文以丙酮和氢气为气源，采用优化钽丝排列分布的偏压增强热丝CVD装置对钨丝衬底进行了金刚石薄膜沉积研究。采用扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱等方法检测了金刚石薄膜的质量，分析了沉积工艺对金刚石形核和生长的影响。研究结果分析表明，当直径为1mm的钨丝与热丝之间的最佳距离为4—6mm且反应压力为4665．5Pa、碳源浓度为1．8％时可得到涂层厚度均匀又能覆盖整个钨丝外表面的高质量金刚石薄膜，为以后的自支撑的金刚石薄膜管的制备和回转体刀具的外表面金刚石涂层打下基础。     

基于弥散强化钨基面向等离子体材料研究进展

重点综述了国内外关于氧化物或碳化物作为强化相的钨基面向等离子体材料的力学性能、氢滞留特性以及辐照损伤,发现制备工艺和强化相含量是影响钨基面向等离子体材料力学性能的主要方面,而均匀分散的强化相颗粒所致使的组织致密化程度更高是钨基材料力学性能提高的主要因素。其次,阐述了晶界和晶内的强化相颗粒分散不均表现出的位移损伤、气泡、绒毛、微裂纹等缺陷都将增加材料对氢同位素的捕获几率,以及等离子体辐照造成的脆化硬化将降低材料的抗热冲击性能。最后分析了近些年弥散强化钨基面向等离子体材料存在的关键基础问题,展望了未来弥散强化钨基材料的主要发展趋势,期望为开发优异的抗高热负荷和辐照损伤的钨基材料方面提供重要参考。     

化学气相沉积高纯钨的择优取向与性能研究

利用光学显微镜、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜的电子背散射衍射花样(electronic backscatter ring diffraction,EBSD),对用化学气相沉积制备的高纯钨进行了微观结构和晶面取向分析;利用霍普金森压杆系统和电子万能试验机测试了高纯钨的动态和准静态力学性能。研究表明：化学气相沉积高纯钨具有柱状晶组织,并且具有明显的(100)择优取向;动态屈服强度达到2000 MPa以上,静态屈服强度约为1350 MPa,具有应变速率敏感性