纳米钨合金粉末的制备技术

原始合金粉末的纯度、均匀性和粒度、晶粒度对 制备细晶全致密的高性能纳米合金起着决定性的作 用,因此制备出高纯、均匀和超细颗粒的纳米晶合金 粉末是非常关键的第一步。难熔钨合金纳米粉末的 制取方法有多种,目前研究得比较深入的有机械合 金化( M echanical Alloying )、喷雾干燥法( Spray Drying 或Spray Conversio n Process)、溶胶—凝胶 法( Sol- Gel)、冷凝干燥法( Freeze Drying )、气相沉 积法( Chemical Va por Depositio n,简称CVD)、反应 喷射工艺( Reactio n Spray Process,简称RSP)、机 械化学合成法( Mechanochemical Synthesis)、机械 —热化学工艺合成( Mechano - thermochemcal Process )、真空等离子体喷射沉积( Vacuum Spray Consolidatio n Process)等方法,以下一一作简单的介绍。

机械合金化简称M A,它是将需要制备的合金 中各金属元素粉末如W- Ni- Fe、W - Cu等各元 素粉末在搅拌、行星或转子高能球磨机中进行球磨, 球磨过程中采用气体保护以防止粉末氧化。在M A 过程中,利用金属球对粉末体的碰撞而使粉末晶体 块细化,从而得到纳米晶的预合金混合粉末。同时在 M A过程中粉末体反复发生混合、碰撞,温度升高, 冷焊与撕裂,各元素粉末混合达到非常均匀的程度, 各元素粉末之间发生互扩散,可使互不相容的WCu 等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W、 Ni、Fe等发生互扩散,形成具有一定溶解度或较大 溶解度的W- Cu[7- 8 ]、W - Ni- Fe超饱和固溶体和 Ni 非晶相 [9- 10 ] 。由于采用该技术制备的纳米粉末具 有以上一些特点,以及设备工艺简单,易于操作,适 合于大批量的生产等特点,它是研究最为广泛、最为 热门的一种技术。目前人们对M A 工艺和M A 过程 机理都作了较为深入的研究。对W- Ni- Fe混合 粉末进行机械合金化时,由于粉末的反复撕裂、冷焊 与新生原子级界面的生成和原子在此界面上的扩 散,致使粉末达到原子级的均匀混合状态,并形成 W 的超饱和固溶体和γ- ( Ni , Fe)的非晶相。在国 外, H. J. Rgu等人对93W - 5. 6Ni - 1. 4Fe钨合金 M A过程的研究表明 。