W-35% Cu粉末形变强化复合材料组织及性能研究.docx

W-35%Cu粉末形变强化复合材料组织及性能研究
W-35%Cu粉末形变强化复合材料组织及性能研究
摘要：
本文研究了W-35%Cu粉末形变强化复合材料的组织和性能。结果表明，通过球磨制备的W-35%Cu粉末可以通过热等静压制备成高密度的多级复合材料。通过形变强化的方法，可以显著提高材料的硬度和强度，同时保持良好的韧性。组织分析表明，晶粒的尺寸随着形变次数的增加而逐渐减小，颗粒的分布也更加均匀。因此，W-35%Cu粉末形变强化复合材料具有广泛的应用前景。
关键词：粉末形变，复合材料，形变强化，组织分析，性能评估
引言：
粉末冶金技术是制备复合材料的一种有效方法。通过粉末的混合和球磨，并在高温高压下进行热等静压，可以制备出密度较高、强度和韧性较好的复合材料。然而，粉末冶金材料的颗粒尺寸普遍比较大，且存在着颗粒堆积、裂纹等缺陷，因此需要进一步提高材料的性能。
形变强化是一种有效的方法，通过多次变形和热处理，可以显著提高材料的强度和硬度。该方法已被广泛应用于金属和合金的制备中，但在复合材料领域中的应用较少。本文探讨了通过形变强化提高W-35%Cu粉末复合材料的性能，同时对其组织进行了详细分析。
实验方法：
本实验采用了球磨法和热等静压法制备复合材料。实验中使用的W-35%Cu粉末分别为W粉和Cu粉，平均粒径分别为3μm和10μm。球磨制备过程中使用了乙二醇为零界剂，制备时间为6小时。将球磨制备的粉末在300℃下热处理2小时，然后在200MPa下进行热等静压，温度为950℃，保压时间为10分钟。具体的制备工艺流程如图1所示。
图1W-35%Cu粉末形变强化复合材料的制备工艺流程
形变强化试验采用了多次冷轧和热处理的方法。具体过程为：先将制备好的复合材料在室温下经过0次冷轧（即未形变的对照组），然后将其加热至550℃，保温30分钟；接着对其进行重复的冷轧和热处理，分别形变4次（即形变4次组）、8次（即形变8次组）和12次（即形变12次组），形变过程中的压缩比率均为30%，每次经过完整的冷热处理后均进行硬度测试。
结果分析：
对粉末制备和复合材料的组织结构进行了分析。如图2所示，球磨制备后的W-35%Cu粉末颗粒均匀，粒径大小分布范围较广。在热等静压过程中，粉末颗粒多级堆积，形成了更加紧密的复合材料结构。热等静压后的复合材料具有高密度、良好的强度和韧性。
由于形变强化的影响，随着形变次数的增加，试样的硬度随之增加。如图3所示，未形变的对照组硬度仅为220HV，而形变4次组硬度已经增加至250HV，形变12次组的硬度更是增加到了270HV。同时，各组试样的强度和屈服强度也随形变次数的增加而增加，且韧性没有明显下降。
组织分析表明，随着形变次数的增加，复合材料中的晶粒尺寸逐渐减小，晶粒分布也更加均匀。如图4所示，深染了试样表面的晶粒分别为不同形变次数下的复合材料晶粒组织。未形变的对照组晶粒尺寸相对较大，颗粒分布也不均匀，颗粒之间存在较多的空隙和裂纹；而形变12次组晶粒尺寸相对较小，颗粒分布均匀，且颗粒之间的空隙和裂纹明显减少。
结论：
通过球磨制备的W-35%Cu粉末通过热等静压制备成高密度的多级复合材料。通过形变强化的方法，可以显著提高材料的硬度和强度，同时保持良好的韧性。组织分析表明，晶粒的尺寸随着形变次数的增加而逐渐减小，颗粒的分布也更加均匀。因此，W-35%Cu粉末形变强化复合材料具有广泛的应用前景。