影響鎢銅合金緻密度的因素有哪些?

相對密度是衡量鎢銅合金性能最重要的指標之一,其值為實測密度與理論密度之比,可準確反應特定成分合金的緻密程度。在某種意義上,該密度也反映了合金內部孔洞等缺陷的多少,直接影響到合金的硬度、組織均勻性、抗拉強度等多方面性能。雖然理想合金的相對密度應為100%,但是在實際生產中由於各種因素的影響,其不可能達到理想值。當前,較為理想的銅鎢合金相對密度應不低於97%。那影響合金緻密度的因素有哪些?

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(1)原料成分:粉末中的含氧量實際上是反應粉末中氧化物的多少,而氧化物是一種鹽,其性質與金屬單質截然不同,因此金屬單質對氧化物鹽基本沒有浸潤性,進而不利於產品緻密化。

(2)表面氧化物:一是壓制成形過程中,由於氧化物的彈性模量較高,粉末難以產生塑性変形,進而使成形毛坯的相對密度下降;二是在燒結過程中,沒有充分還原的粉末不能提供燒結收縮所需要的收縮力,同時產生水蒸氣,而這兩者均對產品的緻密化產生不利影響。

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(3)純度高及含氧量低是保證鎢粉具有良好浸潤性,從而達到良好滲銅效果的前提。鎢粉的含氧量增加使鎢和銅液之間的浸潤角增大,浸潤性變差,當含氧量大於0.5%時,浸銅式樣將出現嚴重夾心現象,滲銅區局限於表面層,一般鎢粉含氧量不能大於0.2%。含氧高的鎢粉、銅粉在使用前須進行氫氣還原處理。通常鎢粉可選擇在600—900°C溫度下還原,而銅粉則可選擇在300°C溫度下還原,由於銅粉的熔點低,其還原溫度最好不要超過500°C,否則容易引起銅的固相燒結。

(4)鎢粉的粒徑不同,粉末之間的搭橋效應與接觸面的不同,導致壓制至相同密度時所需的壓力也不同。粗顆粒鎢粉較細顆粒鎢粉更容易壓制。在相同燒結溫度下,細粉多孔鎢的孔隙度較粗粉多孔鎢的小,因為在燒結過程中,自由能隨著粉末力度的減小而增大,而自由能越大越有利於燒結的進行,即細粉更容易緻密化。

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