粉末冶金法制备Ta-W-Si合金

王鸿业 陈宇红 白掌军 王康 吴澜尔

王鸿业, 陈宇红, 白掌军, 王康, 吴澜尔. 粉末冶金法制备Ta-W-Si合金[J]. 粉末冶金技术, 2018, 36(1): 67-72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012
引用本文: 王鸿业, 陈宇红, 白掌军, 王康, 吴澜尔. 粉末冶金法制备Ta-W-Si合金[J]. 粉末冶金技术, 2018, 36(1): 67-72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012
WANG Hong-ye, CHEN Yu-hong, BAI Zhang-jun, WANG Kang, WU Lan-er. Preparation of Ta-W-Si alloy by powder metallurgy method[J]. Powder Metallurgy Technology, 2018, 36(1): 67-72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012
Citation: WANG Hong-ye, CHEN Yu-hong, BAI Zhang-jun, WANG Kang, WU Lan-er. Preparation of Ta-W-Si alloy by powder metallurgy method[J]. Powder Metallurgy Technology, 2018, 36(1): 67-72. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012

粉末冶金法制备Ta-W-Si合金

doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2018.01.012
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51464001

省部共建粉体材料与特种陶瓷重点实验室开放基金资助项目 1401

详细信息
    通讯作者:

    陈宇红, E-mail: lyhchen@163.com

  • 中图分类号: TF125.2+42

Preparation of Ta-W-Si alloy by powder metallurgy method

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  • 摘要: 采用热压烧结和放电等离子烧结的方法制备了Ta-W-Si合金,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、背散射电子成像及能谱分析等手段研究了合金的显微结构和相组成,并讨论了烧结方式和硅质量分数对合金烧结致密化和硬度的影响。结果表明,两种烧结方式烧结后的样品相对密度均达到了96%以上,可以实现致密化,硅元素的添加有利于合金的致密化;扫描电子显微观察和背散射电子成像显示合金中出现两种不同区域,物相分析存在Ta-W与Ta3Si两相;硅元素的添加有利于提高合金硬度,硅化物第二相强化、细晶强化和晶界区的氧化富集是强化的主要机制。
  • 图  1  Ta–10W–1.5Si合金X射线衍射图谱:(a)热压烧结;(b)放电等离子烧结

    Figure  1.  XRD patterns of Ta–10W–1.5Si alloy: (a) hot pressing sintering; (b) spark plasma sintering

    图  2  Ta–10W–1Si合金烧结前粉末的热重–示差扫描量热曲线

    Figure  2.  TG–DSC curve of Ta–10W–1Si powder before sintering

    图  3  Ta–10W–1Si原料粉末1450 ℃加热后X射线衍射图谱

    Figure  3.  XRD patterns of Ta–10W–1Si powder after heated at 1450 ℃

    图  4  Ta–15W–1.5Si合金扫描电子显微形貌:(a)热压烧结;(b)放电等离子烧结

    Figure  4.  Scanning electron microscope images of Ta–15W–1.5Si alloy: (a) hot pressed sintering; (b) spark plasma sintering

    图  5  热压烧结Ta–15W–1.5Si合金的背散射电子显微镜图像

    Figure  5.  Backscattered electron microscope image of Ta–15W–1.5Si alloy by hot pressed sintering

    表  1  Ta–W–Si合金原料的化学成分和配比组成

    Table  1.   Chemical composition and component of Ta–W–Si raw material

    编号 配比组成 化学成分(质量分数)/%
    Si W Ta
    A Ta–10W–0.5Si 0.5 10 其他
    B Ta–10W–1.0Si 1.0 10 其他
    C Ta–10W–1.5Si 1.5 10 其他
    D Ta–15W–1.5Si 1.5 15 其他
    E Ta–20W–1.5Si 1.5 20 其他
    F Ta–10W 0 10 其他
    G Ta–15W 0 15 其他
    H Ta–20W 0 20 其他
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    表  2  粉末冶金法制备合金的密度

    Table  2.   Density of alloy prepared by powder metallurgy

    编号 名称 理论密度/(g·cm-1) 热压烧结相对密度/% 放电等离子烧结相对密度/%
    A Ta–10W–0.5Si 16.60 99.10
    B Ta–10W–1.0Si 16.30 99.07 99.59
    C Ta–10W–1.5Si 16.01 99.30 99.17
    D Ta–15W–1.5Si 16.11 99.13
    E Ta–20W–1.5Si 16.22 99.14 97.82
    F Ta–10W 16.91 98.70 96.69
    G Ta–15W 17.03 98.58
    H Ta–20W 17.15 97.63 96.35
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    表  3  热压烧结法制备Ta–W–S合金的维氏硬度

    Table  3.   Vickers hardness of Ta–W–S alloy prepared by hot pressed sintering

    编号 名称 维氏硬度,HV /GPa 平均值 方差
    A Ta–10W–0.5Si 5.33~6.09 5.67 0.23
    B Ta–10W–1.0Si 5.61~6.56 6.04 0.33
    C Ta–10W–1.5Si 6.06~6.87 6.48 0.29
    D Ta–15W–1.5Si 6.60~7.15 6.90 0.21
    E Ta–20W–1.5Si 6.78~7.46 7.05 0.23
    F Ta–10W 4.30~4.69 4.53 0.16
    G Ta–15W 3.91~4.30 4.06 0.14
    H Ta–20W 3.91~4.43 4.17 0.15
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    表  4  放电等离子烧结法制备Ta–W–S合金的维氏硬度

    Table  4.   Vickers hardness of Ta–W–S alloy prepared by spark plasma sintering

    编号 名称 维氏硬度,HV/GPa 平均值 方差
    A Ta–10W–0.5Si
    B Ta–10W–1.0Si 6.24~7.13 6.72 0.31
    C Ta–10W–1.5Si 5.88~6.94 6.46 0.40
    D Ta–15W–1.5Si
    E Ta–20W–1.5Si 6.02~6.99 6.32 0.32
    F Ta–10W 3.87~4.11 3.98 0.09
    G Ta–15W
    H Ta–20W 3.46~3.84 3.68 0.13
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    表  5  图 5不同区域能谱分析

    Table  5.   Energy spectrum analysis in different regions of Fig. 5

    区域编号 成分(质量分数)/%
    Ta W Si O
    1 96.5 0 3.5 0
    2 96.7 0 2.7 0.5
    3 91.4 4.8 2.1 0.2
    4 84.4 14.6 0 1.0
    5 74.1 25.9 0 0
    6 81.1 14.0 0 4.9
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  • 收稿日期:  2017-05-21
  • 刊出日期:  2018-02-27

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