燒結(jié)溫度對(duì)NiFeCoCr高熵黏結(jié)鎢合金組織與性能的影響

鎢合金因其高密度、高強(qiáng)度和良好的機(jī)械性能而廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)液相燒結(jié)方法存在高燒結(jié)溫度和長(zhǎng)時(shí)間保溫導(dǎo)致鎢晶粒粗化的問題，降低了合金的強(qiáng)度。高熵合金因其獨(dú)特的緩慢擴(kuò)散效應(yīng)，能夠抑制鎢晶粒的長(zhǎng)大，提高合金的性能。因此，本文采用非等原子比NiFeCoCr高熵合金作為鎢合金的新型黏結(jié)相，研究燒結(jié)溫度對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。

本文研究了燒結(jié)溫度對(duì)非等原子比NiFeCoCr高熵合金作為鎢合金新型黏結(jié)相時(shí)，對(duì)90W-NiFeCoCr合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS），在梯度燒結(jié)溫度下制備了合金樣品，并通過密度測(cè)量、XRD物相鑒定、SEM/EDS微觀結(jié)構(gòu)表征、維氏硬度測(cè)量和拉伸性能測(cè)試等手段，系統(tǒng)地分析了合金的微觀組織和力學(xué)性能隨燒結(jié)溫度的變化規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)材料選用非等原子比NiFeCoCr高熵合金粉末和鎢粉，通過球磨混合后采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫度設(shè)置為1050℃、1100℃、1250℃和1300℃，施加壓力為35 MPa，保溫時(shí)間為10 min。制備的合金樣品用于后續(xù)的密度測(cè)量、XRD物相鑒定、SEM/EDS微觀結(jié)構(gòu)表征、維氏硬度測(cè)量和拉伸性能測(cè)試。

隨著燒結(jié)溫度的升高，合金的相對(duì)密度先升高后降低，在1250℃時(shí)達(dá)到最高值98%?？紫堵孰S燒結(jié)溫度的升高而降低，表明高溫下合金的致密化效果更好。

下圖展示了不同燒結(jié)溫度下合金的SEM圖像。可以看出，隨著燒結(jié)溫度的升高，黏結(jié)相逐漸熔化并產(chǎn)生更多液相，填充了W顆粒之間的縫隙。W顆粒逐漸球化，孔隙減少，合金的微觀組織變得更加均勻。然而，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1350℃時(shí)，W晶粒開始長(zhǎng)大，但仍保持在10 μm以下。

下圖展示了不同燒結(jié)溫度下合金的SEM圖像?？梢钥闯?，隨著燒結(jié)溫度的升高，黏結(jié)相逐漸熔化并產(chǎn)生更多液相，填充了W顆粒之間的縫隙。W顆粒逐漸球化，孔隙減少，合金的微觀組織變得更加均勻。然而，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1350℃時(shí)，W晶粒開始長(zhǎng)大，但仍保持在10 μm以下。

合金的抗拉強(qiáng)度和硬度均隨燒結(jié)溫度的升高先上升后下降。在1250℃時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值1409 MPa；而在1150℃時(shí)，硬度達(dá)到最大值490 HV 0.2。

合金的高強(qiáng)度主要?dú)w因于以下幾種強(qiáng)化機(jī)制：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。NiFeCoCr高熵合金中元素的隨機(jī)分布導(dǎo)致晶格畸變，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化效果。此外，細(xì)小的W晶粒也起到了細(xì)晶強(qiáng)化的作用。而少量富鉻氧化物的存在則起到了彌散強(qiáng)化的作用。

本文研究了燒結(jié)溫度對(duì)NiFeCoCr高熵黏結(jié)鎢合金組織與性能的影響。結(jié)果表明，在1250℃下燒結(jié)的合金具有最佳的致密化效果和最高的抗拉強(qiáng)度。這主要?dú)w因于NiFeCoCr高熵合金的固溶強(qiáng)化、W的細(xì)晶強(qiáng)化以及偏聚相Cr2O3的彌散強(qiáng)化作用。因此，NiFeCoCr高熵合金作為鎢合金的黏結(jié)相具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

【燒結(jié)溫度對(duì)NiFeCoCr高熵黏結(jié)鎢合金組織與性能的影響】

姜雪 ，韓勇 ，袁媛 ，劉瑛