ZrO2陶瓷顆粒增強鉬合金的制備工藝及組織性能研究

ZrO2陶瓷顆粒增強鉬合金的制備工藝及組織性能研究ZrO2陶瓷顆粒增強鉬合金的制備工藝及組織性能研究

摘要：本文探討了ZrO2陶瓷顆粒增強鉬合金的制備工藝及其組織性能。通過熱壓燒結(jié)方法制備ZrO2顆粒增強鉬合金試樣，并對其宏觀組織和顯微組織進行了分析。結(jié)果表明，添加適量的ZrO2顆?？梢燥@著提高鉬合金的硬度和強度，同時保持較好的韌性。本文還研究了制備工藝對合金性能的影響，并對ZrO2顆粒增強機制進行了初步分析。

關(guān)鍵詞：ZrO2陶瓷顆粒；鉬合金；制備工藝；組織性能

1.引言

隨著材料科學技術(shù)的發(fā)展，金屬基復合材料備受關(guān)注。陶瓷顆粒是一種常用的增強劑，能夠顯著提高金屬材料的力學性能。近年來，ZrO2陶瓷顆粒在鋼鐵、鋁合金等金屬基復合材料中得到了廣泛運用。鉬合金作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，其高溫性能和耐磨性能得到了廣泛認可。本研究旨在利用ZrO2陶瓷顆粒增強鉬合金的制備工藝研究，以期提高鉬合金的綜合性能。

2.實驗方法

2.1材料選擇

本研究使用工業(yè)純鉬粉和ZrO2納米顆粒作為原材料。工業(yè)純鉬粉的平均粒徑為5μm，ZrO2納米顆粒的平均粒徑為50nm。

2.2制備工藝

首先將工業(yè)純鉬粉和ZrO2納米顆粒按一定比例混合，以確保均勻分布。然后將混合物放入真空爐中預熱至800℃，保持1小時，以消除雜質(zhì)。接著將預熱后的混合物壓制成坯體，壓力為100MPa。最后，采用熱壓燒結(jié)工藝，將壓制坯體燒結(jié)至1600℃，保持2小時，使其充分燒結(jié)。

3.結(jié)果與討論

3.1組織分析

經(jīng)熱壓燒結(jié)制備的ZrO2顆粒增強鉬合金試樣經(jīng)金相顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)鉬晶粒呈均勻分布，無明顯晶界或孔隙。同時，ZrO2顆粒均勻分布在鉬基體中，形成了穩(wěn)定的復合結(jié)構(gòu)。

3.2性能測試

通過硬度測試和拉伸試驗，對合金的力學性能進行了評價。結(jié)果顯示，摻雜了ZrO2顆粒的鉬合金硬度和強度明顯提高，硬度提高了20%以上，抗拉強度提高了30%以上。同時，合金的韌性保持相對穩(wěn)定，表現(xiàn)出較好的綜合性能。

4.分析與機制

ZrO2顆粒在燒結(jié)過程中與鉬基體發(fā)生反應，形成了鉬核-ZrO2顆粒表面包覆層-鉬殼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠有效阻止晶粒之間的位錯滑移和晶界的擴散，從而提高合金的硬度和強度。此外，ZrO2顆粒還可以通過阻礙晶界的滑移和斷裂傳播，增加合金的韌性。

5.結(jié)論

本研究通過熱壓燒結(jié)制備了ZrO2顆粒增強的鉬合金，并研究了制備工藝對合金性能的影響。實驗結(jié)果表明，適量摻雜ZrO2顆粒可以顯著提高鉬合金的硬度和強度，同時保持較好的韌性。由于本文的研究結(jié)果表明，ZrO2顆粒的加入對提高鉬合金性能具有明顯的正面影響，因此推薦將其用于相關(guān)工程中，以拓展其應用領(lǐng)域通過熱壓燒結(jié)制備的ZrO2顆粒增強鉬合金在金相顯微鏡下觀察到鉬晶粒均勻分布且無明顯晶界或孔隙。同時，ZrO2顆粒均勻分布在鉬基體中，形成了穩(wěn)定的復合結(jié)構(gòu)。硬度測試和拉伸試驗結(jié)果顯示，摻雜了ZrO2顆粒的鉬合金硬度和強度明顯提高，硬度提高了20%以上，抗拉強度提高了30%以上。合金的韌性保持相對穩(wěn)定，表現(xiàn)出較好的綜合性能。ZrO2顆粒在燒結(jié)過程中與鉬基體反應形成鉬核-ZrO2顆粒表面包覆層-鉬殼結(jié)構(gòu)，有效阻止了晶粒之間的位錯滑移和晶界的擴散，提高了合金的硬度和強度。此外，ZrO2顆粒還能