Mg-W密度梯度材料的制備與性能研究.pdf

1、波阻抗梯度飛片作為一類新型的功能梯度材料，對(duì)靶具有準(zhǔn)等熵壓縮特性。為了得到前界面波阻抗值盡可能低，后界面波阻抗值盡可能高的梯度飛片材料，本文采用放電等離子體燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備Mg-W體系梯度飛片材料，系統(tǒng)研究了Mg-W復(fù)合材料的工藝、致密化機(jī)理和相關(guān)性能。 在600℃-30MPa-5min的燒結(jié)制度下制備出了W含量為0～92wt％的一系列Mg-W復(fù)合材料，相對(duì)密度都超過98.5％。通過顆粒級(jí)配(6.92gm：0.95μm=3

2、:1)的方法，實(shí)現(xiàn)了93wt％W/Mg復(fù)合材料樣品的致密化，相對(duì)密度達(dá)到98.3％。 Mg-W復(fù)合材料XRD及結(jié)構(gòu)分析表明，Mg和W之間沒有發(fā)生化學(xué)和固溶反應(yīng)， Mg、W主要是以機(jī)械混合的形式存在。在Mg-W復(fù)合材料SPS燒結(jié)過程中，W含量的不同，燒結(jié)過程呈現(xiàn)不同特點(diǎn)。W含量較低時(shí)，燒結(jié)樣品在燒結(jié)初中期收縮較快，是因?yàn)闊Y(jié)初中期以鎂的固相燒結(jié)為主，燒結(jié)后期收縮較緩慢；W含量較高時(shí)，燒結(jié)初期收縮較慢，而后期收縮較快，主要由于燒結(jié)后

3、期部分熔融的鎂在壓力作用下滲透到鎢顆粒之間。 在Mg-W復(fù)合材料燒結(jié)樣品中，顆粒之間存在大量的空隙，在電場(chǎng)較強(qiáng)的間隙產(chǎn)生放電效應(yīng)；連接的顆粒之間存在界面電阻，在電流的作用下產(chǎn)生較高的焦耳熱溫。放電效應(yīng)和焦耳熱產(chǎn)生局部高溫，使部分鎂顆粒熔融，將鎢顆粒連接在一起。因此Mg-W復(fù)合材料的SPS致密燒結(jié)主要依靠顆粒之間的放電效應(yīng)、連接的導(dǎo)電粉體之間的較高的焦耳熱和燒結(jié)過程的壓力共同作用。 在0～92wt％的Mg-W復(fù)合材料中，體

4、積聲速的變化范圍為4.4～2.6mm/μm，波阻抗值的變化范圍為8.01～27.9×10<'6>kg/m<'2>s,其變化趨勢(shì)與預(yù)測(cè)結(jié)果一致。隨著W含量的提高，復(fù)合材料的顯微硬度從54.2GPa提高到206GPa，抗彎強(qiáng)度從73MPa增加到356MPa。 采用粉末鋪層和SPS技術(shù)，制備了整體致密、表面平整、無(wú)宏觀裂紋的Mg-W密度梯度材料，W元素沿著厚度方向呈梯度變化，密度的變化范圍為1.74g/cm<'3>～10.55 g/c