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目录1

概述1

第1篇 钨合金的研究、发展现状1

1.1 钨合金的发展简史1

1.2 钨合金的分类2

1.3 钨合金的性能3

1.4 钨合金的用途3

2 钨合金制备的理论基础3

2.1 经典液相烧结理论5

2.1.1 液相烧结条件5

2.1.2 液相烧结机制5

2.2 液相出现以前固相烧结阶段的致密化机理13

2.2.1 缺陷的增生、扩散以及缺陷的相互作用14

2.2.2 合金相的形成16

3 钨合金的传统制备工艺与材质的研究20

2.3 液相烧结阶段的致密化20

3.1 材质成分设计与研究22

3.1.1 钨含量22

3.1.2 w（Ni）/w（Fe）比23

3.1.3 多元合金化26

3.1.4 新型三元钨合金体系31

3.1.5 杂质的影响37

3.2.1 工艺流程39

3.2 制备工艺39

3.2.2 粉末混合与改性40

3.2.3 烧结工艺参数41

3.3 烧结后热处理47

3.3.1 淬火和快速冷却热处理48

3.3.2 真空或惰性气氛脱氢处理48

3.3.3 循环热处理49

3.3.4 冷变形后再结晶49

3.3.6 新型W-Ni-Mn合金的烧结后热处理50

3.3.5 预应变时效50

3.3.7 热等静压（HIP）处理51

3.3.8 表面处理51

4 钨合金的破坏机理研究51

4.1 钨合金的断裂机理52

4.1.1 钨合金的断裂模式52

4.1.2 钨合金的脆裂机理53

4.1.3 钨合金的组织、性能与工艺56

4.2 电热镦粗砧块材料的破坏机理58

4.2.1 电热镦粗工艺与钨砧块材料58

4.2.2 电热镦粗后钨砧块的形貌、相变化58

4.2.3 砧块材料的破坏机理61

4.3 在高速加载条件下的失效机理62

4.3.1 钨合金的动态力学性能63

4.3.2 各种因素对动态力学性能的影响66

4.3.3 动态加载下钨合金的失效机理72

5 钨合金的形变强化75

5.1 引言75

5.2 形变强化工艺原理75

5.3 几种形变强化技术76

5.3.1 锻造76

5.3.2 静液挤压技术78

5.3.3 热-机械加工技术80

5.4 形变强化和断裂机制83

参考文献85

第2篇 钨合金的注射成形技术6 粉末注射成形技术概述85

6.1 粉末注射成形技术的概念与特点97

6.2 粉末注射成形技术的应用与产业化发展98

6.3 粉末注射成形技术在难熔钨合金与硬质合金中的发展和应用前景101

6.4 影响钨合金注射成形的因素103

6.4.1 粉末因素104

6.4.2 黏结剂与喂料性能106

6.4.3 注射成形108

6.4.4 脱脂与烧结109

6.5 钨合金注射成形技术发展存在的问题110

7 主要实验工艺、检测与方法110

7.1 实验用主要原材料112

7.1.1 金属粉末112

7.1.2 有机黏结剂113

7.1.3 主要工艺设备114

7.2 实验工艺与方法114

7.3 几个重要的计算公式116

7.4 分析与测试117

7.4.1 黏度测定117

7.4.4 黏结剂脱脂率分析118

7.4.6 密度测定118

7.4.5 碳分析118

7.4.3 扫描电镜（SEM）观察118

7.4.2 热失重分析（TGA）及差热分析（DTA）118

7.4.7 力学性能测试119

8 黏结剂的设计及黏结剂与喂料的热性能8.1 引言120

8.2 黏结剂的选择与设计121

8.3 黏结剂主要添加组元的热性能122

8.4 黏结剂及其喂料的热性能126

8.4.1 黏结剂的热性能126

8.4.2 喂料的热性能132

9 喂料流变性、均匀性与成形性评价9.1 基本流变学135

9.2 黏结剂组成对喂料流变性的影响137

9.2.1 黏结剂组成对喂料流动指数n的影响137

9.2.2 不同黏结剂组成对喂料黏度的影响139

9.2.3 不同黏结剂组成的喂料在不同温度下的黏度140

9.3 PW1、BO、OP3010黏结剂对喂料的流变性和成形性影响的综合评价140

9.3.1 喂料的流变性140

9.3.2 喂料的成形性141

9.4 粉末预处理和添加表面活性剂对喂料流变性的影响142

9.4.1 喂料中的颗粒与黏结剂的相互作用142

9.4.2 粉末球磨预处理和添加低分子耦合剂对喂料流变性的影响143

10 注射缺陷与最佳注射工艺参数143

10.1 引言150

10.2 注射工艺的确定150

10.2.1 注射温度的影响150

10.2.2 注射压力的影响151

10.2.3 保压压力的影响152

10.3 注射过程中出现的缺陷及解决办法153

11 注射坯尺寸精度与质量控制153

11.1 引言155

11.2 模型的建立155

11.3 模型的实际应用158

12 黏结剂脱除工艺与理论160

11.4 小结160

12.1 引言161

12.2 脱脂方式161

12.2.1 热脱脂161

12.2.2 溶剂脱脂162

12.2.3 催化脱脂162

12.2.4 虹吸脱脂162

12.3 热脱脂缺陷控制与脱脂动力学162

12.3.1 不同热脱脂工艺参数对脱脂缺陷的影响163

12.3.2 石蜡在喂料中的低温热脱脂行为165

12.3.3 热脱脂机理168

12.4 溶剂脱脂169

12.4.1 溶剂脱脂特性与溶剂脱脂机理170

12.4.2 溶剂脱脂样品的形貌特征173

12.5 小结175

13 PIM钨合金的致密化、性能与显微组织175

13.1.1 烧结收缩模型177

13.1 PIM脱脂坯的致密化特点177

13.1.2 PIM注射坯与P/M压坯的烧结致密化特点179

13.2 性能和显微组织179

13.2.1 不同热脱脂工艺对95W-3.5Ni-1.5Fe合金性能的影响179

13.2.2 热脱脂PIM与P/M钨合金的性能和显微组织比较180

13.2.3 溶剂脱脂和热脱脂工艺PIM钨合金的力学性能与显微组织182

13.3 弹芯材料实物样品186

13.4 小结186

14 PIM钨合金在液相烧结过程中的变形186

14.1 引言188

14.2 变形模型188

14.2.1 重力因素导致变形188

14.2.2 W晶粒压紧协调数190

14.3 模型应用190

14.4 变形对显微组织和性能的影响192

15 （固＋液）二步烧结控制变形工艺与原理193

14.5 小结193

15.1 引言194

15.2 二步烧结模型的建立194

15.2.1 坚固的固相W骨架的形成194

15.2.2 相生成对W骨架的影响195

15.3 实验196

15.4 二步烧结工艺对变形的影响196

15.5 二步烧结工艺对组织与性能的影响197

16 强化烧结原理与变形控制198

15.6 小结198

16.1 引言199

16.2 协同活化烧结的原理与工艺199

16.2.1 合金元素的选择200

16.2.2 实现W-Ni-Fe高密度合金协同强化烧结的准则200

16.2.3 合金元素的选择201

16.2.4 协同活化烧结动力学203

16.3 机械活化固相强化烧结207

16.2.5 协同活化烧结对变形的影响207

16.4 小结209

参考文献210

第3篇 超细／纳米钨合金复合粉末与细晶钨合金制备新技术17 概述210

17.1 引言221

17.2 超细／纳米钨合金粉末的制备技术222

17.2.1 机械合金化222

17.2.2 喷雾干燥法（Spray Drying或Spray Conversion Process）223

17.2.3 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）224

17.2.4 冷凝干燥法（Freeze Drying）225

17.2.5 化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposion,CVD）225

17.2.6 反应喷射工艺制粉法（Reaction Spray Process,RSP）225

17.2.9 机械-化学合成法（Mechanochemical Synthesis）226

17.2.10 溶胶-喷雾干燥-二步氢还原法226

17.3 超细／纳米粉末存在的突出问题226

17.2.8 机械-热化学工艺合成（Mechano-thermochemical Process）226

17.2.7 真空等离子体喷射沉积（Vacuum Spray Consolidation process）226

17.4 超细／纳米粉末的烧结技术研究227

17.4.1 超细／纳米粉末的烧结行为227

17.4.2 晶粒抑制烧结技术228

17.5 应用发展前景与本篇研究的指导思想、研究内容231

18 机械合金化（MA）制备纳米钨合金复合粉末231

18.2 MA工艺流程232

18.1 引言232

18.3 无过程控制剂下球磨W-Ni-Fe粉末的特性233

18.3.1 X射线衍射（XRD）特征233

18.3.2 粉末的形貌特征和颗粒成分变化235

18.3.3 粉末的表面特性238

18.4 过程控制剂（PCA）对MA过程和粉末性能的影响239

18.4.1 单一组元PCA的影响239

18.4.2 多组元PCA的影响249

18.5.1 转速对粉末性能的影响253

18.5 MA工艺参数的最优化253

18.5.2 球装填系数对粉末性能的影响255

18.5.3 球料比对粉末性能的影响256

18.5.4 液体介质比对粉末性能的影响259

18.5.5 气氛对粉末氧含量的影响259

18.5.6 机械合金化时间对粉末性能的影响260

18.6 小结261

19 溶胶-喷雾干燥法制备超细／纳米粉末261

19.1 引言263

19.2 纳米复合溶胶体体系的稳定性理论基础263

19.2.1 纳米颗粒的润湿263

19.2.2 静电位阻稳定机理264

19.2.3 空间位阻稳定机理265

19.2.4 静电-空间位阻协调稳定机制267

19.2.5 表面活性剂在颗粒表面的作用形式268

19.3.1 表面活性剂对含（W,Ni,Fe）盐溶胶体系Zeta电位的影响269

19.3 控制纳米溶胶体体系的各因素269

19.3.2 Zeta电位及表面活性剂对颗粒分散性的影响270

19.3.3 pH、溶液浓度、黏度及原料杂质对前驱体母液配制的影响271

19.4 喷雾干燥271

19.4.1 喷雾干燥原理271

19.4.2 喷雾干燥粉末前驱体特征272

19.4.3 表面活性剂在干燥过程中的作用机理274

19.5 复合氧化物前驱体的还原动力学275

19.5.2 复合氧化物前驱体的还原动力学276

19.5.1 钨氧化物的还原理论基础276

19.6 稀土元素对氧化物复合粉末还原特性的影响281

19.7 小结283

20 固相烧结制备细晶钨合金283

20.1 引言285

20.2 粉末体的烧结致密化行为285

20.2.1 烧结温度对致密化的影响285

20.3 热稳定性287

20.2.2 保温时间对致密化的影响287

20.4.1 相变化288

20.4 相和显微组织变化288

20.4.2 显微组织和黏结相中W的成分变化289

20.4.3 金相组织特征291

20.5 TEM形貌特征292

20.6 致密化机理分析293

20.6.1 纳米化对扩散活性的影响293

20.6.2 W晶粒长大293

20.6.3 致密化机理294

20.7 性能与拉伸断口形貌295

20.8 小结297

21 液相烧结特征与瞬时强化液相烧结297

21.1 引言298

21.2 液相烧结过程中的致密化行为298

21.3.1 MA粉末的液相烧结特征299

21.3 液相烧结性能与组织特征299

21.3.2 溶胶-喷雾干燥粉末的液相烧结特征300

21.4 瞬时液相烧结性能与特征301

21.5 小结302

22 添加稀土元素的作用304

22.1 引言304

22.2 微量稀土元素的添加形式与添加方法304

22.3 稀土元素含量与种类对致密化的影响304

22.3.1 MA粉末中稀土氧化物对致密化的影响304

22.3.2 溶胶-喷雾干燥粉末中的稀土元素对致密化的影响306

22.4 稀土元素对性能与显微组织的影响306

22.4.1 稀土氧化物对MA钨合金力学性能和显微组织的影响306

22.4.2 溶胶-喷雾干燥粉末中的稀土元素对性能与显微组织的影响315

22.5 小结317

参考文献318