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《武汉理工大学》 2004年
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W-Mo-Ti功能梯度材料组成连续的设计、致密化及制备

龚道仁  
【摘要】: 本论文先简单介绍了功能梯度材料的诞生与发展,从制备方法和应用领域等方面论述了国内外功能梯度材料的研究现状。其中颗粒共沉降法由于可以消除功能梯度材料的界面,实现功能梯度材料在组分上的连续分布,成为一种重要的功能梯度材料的制备方法。 从颗粒共沉降的立场出发,分析了影响沉积体组成分布的主要因素。结果表明:当有两种不同种类的粉未A、B共同沉降时,沉积体的组成分布与单位时间内A、B粉末的沉降量比存在定量关系,只有单位时间内A、B粉末的沉降量比变化时,沉积体的组成分布才发生变化。在此基础上,结合选用的颗粒共沉降的物理模型,通过理论推导,建立了粉末特性(粉末的密度、粒度以及粒度分布等)和沉降参量(悬浮液的密度、粘度和高度以及清液的高度等)同沉积体组分分布之间的定量关系。通过计算机数值模拟,可以计算要制备指定结构的功能梯度材料各组分的质量和粒度分布。 结合共沉降法制备功能梯度材料的特点,从致密化的机理选择,烧结剂种类、含量和粒度的确定,烧结机制的确定等三个方面对其致密化思路进行了设计,并对论文选用的W-Mo-Ti体系的复合材料的致密化进行了初步研究。实验结果表明:烧结助剂Ni、Cu的添加有助于W、Mo合金致密度的提高,在烧结致密化过程中,Cu主要起到溶解Ni的作用,Ni溶解主晶相促进致密化的进行。当添加的Ni质量百分含量为3%,Cu质量百分含量为2%时,W、Mo合金在1473K时可以达到完全致密;不同比例的W-Mo、Mo-Ti合金也达到完全致密。Ni-Cu固溶体显示出与Ni、Cu烧结剂同样的活化烧结作用。因此确定致密化W-Mo-Ti功能梯度材料的条件为添加质量百分含量5%的Ni-Cu固溶体(Ni:Cu=3:2),烧结温度为1473K。 通过对实验工艺,如沉降设备、原料粒度及粒度分布的控制、悬浮液浓度等方面进行精细的设计,在理论设计和致密化研究的基础上,通过颗粒共沉降得到梯度沉积体,并通过真空热压烧结得到W-Mo-Ti功能梯度材料。结果表明:制备得到的W-Mo-Ti功能梯度材料表现出良好的梯度分布和平整性,在厚度方向上的主组分的分布与设计要求基本一致,在垂直厚度方向上各组分的分布基本相同。在确定的致密化思路和条件下,得到各部分整体致密的W-Mo-Ti功能 武汉理工大学硕士学位论文 梯度材料
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB34

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