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机械合金化法制备W-Cu纳米复合前驱体粉末

朱永兵  
【摘要】: 钨是一种高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀的金属,而铜具有高导电性、导热性,将两者结合制备的合金就兼具这两种材料的优点。钨铜复合材料在电子电器、航空航天等领域有着广泛的应用。传统方法制备的钨铜复合粉末的烧结性能较差。但是,当粉末的粒度细化到一定程度后能很好地促进粉末烧结的致密化。 机械合金化(Mechanical alloying,MA)工艺发展至今,已经逐渐成熟,成为制备纳米材料的一种有效的手段。本论文以MA为手段,研究关于钨铜纳米前驱体粉末的制备。作者在分析前人研究工作的基础上,根据自己实验的特点,设定一定的工艺参数,从三种不同的粉末体系进行研究。实验采用X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)为主要分析手段。 首先,采用W-CuO粉末体系为原材料,分析了粉末在球磨过程中的晶粒尺寸、粉末形态、物相以及微观结构的变化,并且分别比较了两种不同转速下的粉末制备情况。实验发现,在高速下可以快速得到纳米晶,获得的纳米晶的晶粒尺寸较小,这与球磨过程中磨球传递的能量有关。球磨过程中W和CuO发生了固态的氧化还原反应,作者通过进一步的实验对粉末在球磨过程中的固态反应机理进行了探讨,发现粉末的固态反应是以突发的方式进行的。 在W-CuO粉末体系的实验基础上,又以WO3-CuO和W-Cu粉末体系为原材料,分析了两种粉末体系在球磨过程中的晶粒尺寸、粉末形态、物相以及微观结构的变化,并将三种实验的结果进行了对比分析。结果发现,WO3-CuO和W-Cu粉末在球磨过程中有化学反应发生,前者生成CuWO4,后者的粉末中含有少量的WO2,这两种粉末体系的固态反应机制与W-CuO粉末体系的反应机制相同。通过综合对比,选用W-CuO粉末体系为制备W-Cu纳米复合前驱体粉末的原材料相对适宜。


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