高分散超細Mo(W)-Cu複合粉體及近淨成形過程研究

《高分散超細Mo(W)-Cu複合粉體及近淨成形過程研究》是依託中南大學，由段柏華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高分散超細Mo(W)-Cu複合粉體及近淨成形過程研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：段柏華
• 依託單位：中南大學

項目摘要

針對高性能、複雜形狀Mo(W)-Cu合金難加工成形及高成本的難題，項目提出以超細/納米複合粉末為原料，採用凝膠注模成形技術直接製備高性能Mo(W)-Cu合金及零部件的研究思路。在系統研究機械力化學-共還原製備超細/納米Mo(W)-Cu複合粉末的原理基礎上，分析該粉體相互間及粉體與分散劑等有機物間的作用機制和分散規律，探索其漿料的流變行為，揭示原料及工藝參數對其成形過程和微波燒結中緻密化過程的影響，重點解決超細Mo(W)-Cu合金複合粉末的均勻成形及快速均勻緻密化等難題，建立超細/納米Mo(W)-Cu合金凝膠注模成形的相關理論及技術基礎。研究成果不僅對凝膠注模成形技術本身的發展和擴大套用領域具有重要作用，也對Mo(W)-Cu合金的廣泛套用具有重要的促進作用，因而具有重要的理論意義和套用價值。

結題摘要

Mo(W)-Cu合金具有優良的性能，廣泛套用於電工電子及航空航天等領域。傳統方法製備的Mo(W)-Cu合金緻密度低、成份結構不均勻、性能差。針對高性能、複雜形狀Mo(W)-Cu 合金難加工成形及高成本的難題，項目在超細/納米Mo(W)-Cu複合粉末製備基礎上，結合凝膠注模成形技術直接製備高性能Mo(W)-Cu 合金及零部件。研究了球磨及還原工藝對納米Mo-Cu 複合粉末的結構及性能的影響，分析了其還原熱力學及機理，製備了晶粒約為20~65nm且具有“殼核”結構的納米Mo-Cu 複合粉末，建立了鉬殼形態及結構的調控方法；通過引入凝膠注模工序而發展的高濃度球磨-凝膠固相共還原工藝，則可有效避免粉體在製備過程中的團聚，降低還原溫度，提高粉體分散性，製備的W-Cu複合粉末分散度高、均勻性好、平均粒徑僅490 nm，粒徑分布較窄，易於實現大批量低成本生產。針對Mo-Cu粉體特點，設計了非水溶性凝膠體系，即以正辛醇為溶劑，甲基丙烯酸羥乙酯為單體，1，6-己二醇二丙烯酸酯為交聯劑，過氧化苯甲酸叔丁酯為引發劑，N,N-二甲基苯胺DMA為催化劑；在分析各種分散劑分散機理和分散效果之後，優選兼具靜電阻止及位阻效應的silok-7050作為分散劑；研究了分散劑、單體及固相體積分數等因素對漿料流變行為及其固化過程影響規律，建立了可控固化手段，以保證漿料的順利注模及坯體均勻性。研究了納米Mo(W)-Cu複合粉末的緻密化過程及其結構和性能的變化規律，得到了最佳的燒結工藝，製備了緻密度為99.21%，硬度、抗彎強度、電導率、熱導率及熱膨脹係數分為229.1 HV、837.76 Mpa、24.97×106 Sm-1、176.57 Wm-1K-1、8.04×10-6 K-1，結構均勻，性能優良的納米鉬銅合金，並建立了其主燒結曲線，計算出其表觀緻密化激活能為317.2 kJ/mol。納米Mo(W)-Cu複合粉末的微波燒結可輕易實現快速緻密，節約70%的燒結時間和能耗，得到緻密度為98.1%的鉬銅合金。研究成果不僅保證了高分散納米Mo(W)-Cu複合粉末和高性能Mo(W)-Cu合金的低成本規模製備，促進其在現代技術的廣泛套用，同時也豐富了金屬粉末凝膠注模成形相關理論。