Please wait a minute...
金属学报  2011, Vol. 47 Issue (12): 1555-1560    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00398
  论文 本期目录 | 过刊浏览 |
碳纳米管对W显微组织结构及其性能的影响
谈军,周张健,刘亚勤,屈丹丹,钟铭,葛昌纯
北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083
EFFECT OF CARBON NANOTUBES ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF W
TAN Jun, ZHOU Zhangjian, LIU Yaqin, QU Dandan, ZHONG Ming, GE Changchun
School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083
引用本文:

谈军 周张健 刘亚勤 屈丹丹 钟铭 葛昌纯. 碳纳米管对W显微组织结构及其性能的影响[J]. 金属学报, 2011, 47(12): 1555-1560.
, , , , , . EFFECT OF CARBON NANOTUBES ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF W[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(12): 1555-1560.

全文: PDF(856 KB)  
摘要: 以微米级W粉和碳纳米管(CNTs)为原料, 采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了钨基复合材料, 研究和分析了CNTs对W显微组织结构和室温力学性能的影响. 研究表明, 在SPS过程中, CNTs与W发生原位反应生成W2C,一方面活化了W的晶格, 促进了W的烧结致密化, 另一方面, W2C的形成 消耗了部分烧结驱动力, 有效延缓了W的晶粒长大. 当CNTs的加入量为0.5%时,可获得平均晶粒尺寸为4 μm, 相对密度大于99%, 抗弯强度和硬度分别为1353.90 MPa和488.4 HV的钨基复合材料.
关键词 W 碳纳米管 放电等离子烧结 W2C    
Abstract:W–based composites were fabricated by spark plasma sintering (SPS) usingWpowders and carbon nanotubes (CNTs) as raw materials. The effect of the CNTs on the microstructure and room temperature mechanical properties of W was investigated. The results show that the W2C was formed through the reaction of CNTs and W during the SPS process. The formation of the W2C activated the sintering of W and enhanced the densification of W. On the other hand, the in situ formation of W2C decreased the driving force of sintering and consequently inhibited the grain growth of W at high temperature. The grain size, relative density, bending strength and the Vicker’s hardness of W composites were 4 μm, 99%, 1353.9 MPa and 488.4 HV respectively when the content of CNTs was 0.5%.
Key wordsW    carbon nanotubes    spark plasma sintering    W2C
收稿日期: 2011-06-28     
基金资助:

国家自然科学基金重点项目50634060和国家磁约束核聚变能研究专项基金项目2010GB109000资助

作者简介: 谈军, 男, 1983年生, 博士生
[1] Lassner E, Schubert W D. Tungsten–Properties, Chemistry, Technology of the Element, Alloys and Chemical Compounds. New York: Kluwer–Academic/Plenum Publishers,

1998: 7

[2] Smid I, Akiba M, Vieider G, Plochl L. J Nucl Mater, 1998; 258–263: 160

[3] Ryu H J, Hong S H. Mater Sci Eng, 2003; A363: 179

[4] Zhang H, Chen X F, Yang Z M, Ding B J. Mater Lett, 1999; 38: 401

[5] Kim Y, Lee K H, Kim E P, Cheong D I, Hong S H. Int J Refract Met Hard Mater, 2009; 27: 842

[6] Rieth M, Daerner B. J Nucl Mater, 2005; 342: 20

[7] Veleva L, Oksiuta Z, Vogtb U, Baluc N. Fus Eng Des, 2009; 84: 1920

[8] Kurishita H, Amano Y, Kobayashi S, Nakai K, Arakawa H, Hiraoka Y, Tajida T, Takebe K, Matsui H. J Nucl Mater, 2007; 367–370: 1453

[9] Kurishita H, Matsuo S, Arakawa H, Narui M, Yamazaki M, Sakamoto T, Kobayashi S, Nakai K, Takida T, Takebe K, Kawai M, Yoshida N. J Nucl Mater, 2009; 386–388: 579

[10] Zhang T Q, Wang Y J, Zhou Y, Lei T Q Song G M. Int J Refract Met Hard Mater, 2007; 25: 445

[11] Rea K E, Viswanathan V, Kruize A , Hosson J Th M De, O’Dell S, Mckechnie T, Rajagopalan S, Vaidyanathan R, Seal S. Mater Sci Eng, 2008; A477: 350

[12] Kinoshitan S, Saito T, Kobayashi M. J Jpn Soc Powder Powder Metall, 2001; 48(1): 51

[13] Oliveira F A C, Granier B, Badie JM, Fernandes J C, Rosa L G, Shohoji N. Int J Refract Met Hard Mater, 2007; 25: 351

[14] Oliveira F A C, Fernandes J C, Badie JM, Granier B, Rosa L G, Shohoji N. Int J Refract Met Hard Mater, 2007; 25: 101

[15] Zhang J, Li D Y, Zhao L Z. Mac Des Manuf, 2011; 2: 266

(张坚, 李德英, 赵龙志. 机械设计与制造, 2011; 2: 266)

[16] Su W, Li W Z. Foundry Technol, 2008; 29: 29

(孙巍, 李文珍. 铸造技术, 2008; 29: 29)

[17] Li S N, Song S Z, Yu T Q. J Wuhan Univ Technol, 2003; 25: 1

(李四年, 宋守志, 余天庆. 武汉理工大学学报, 2003; 25: 1)

[18] Shen J, Sun J F, Zhang F M. Mater Sci Technol, 2006; 14: 165

(沈军, 孙剑飞, 张法明. 材料科学与工艺, 2006; 14: 165)

[19] Zhang L, Schubert W D, Huang B Y. Cement Carbide, 2003; 20: 193

(张立, Schubert W D, 黄伯云. 硬质合金, 2003; 20: 193)

[20] Shankar N, Yu M F, Vanka S P, Glumac Nick G. Mater Lett, 2006; 60: 771

[21] Zhong Z, Liu B, Sun L, Lin J, Tan K L. Chem Phys Lett, 2002; 362: 135

[22] Kreupl F, Guesberg A P, Duesberg G S, Steinh¨ogl W, Liebau M, Unger E, H¨onlein W. Microelectron Eng, 2002; 64: 399

[23] Pei Y B, Guo S J, Meng F, Yang X. Mater Sci Eng Powder Metall, 2005; 10: 160

(裴燕斌, 果世驹, 孟飞, 杨霞. 粉末冶金材料科学与工程, 2005; 10: 160)

[24] Krause B, Mende M, P¨otschke P, Petzold G. Carbon, 2010; 48: 2746

[25] Xi X L, Guo Y Q, Nie Z R, Yang J C, Zuo T Y. J Beijing Univ Technol, 2004; 30: 59

(席晓丽, 郭艳群, 聂祚仁, 杨建参, 左铁镛. 北京工业大学学报, 2004; 30: 59)

[26] Liang Y J, Che Y C. Handbook of Thermodynamic Data for Inorganic Matter. Shenyang: Northeastern University Press, 1993: 12

(梁英教, 车荫昌. 无机物热力学数据手册. 沈阳: 东北大学出版社, 1993: 12)
[1] 白佳铭, 刘建涛, 贾建, 张义文. WTa型粉末高温合金的蠕变性能及溶质原子偏聚[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1230-1242.
[2] 刘伟, 陈婉琦, 马梦晗, 李恺伦. 聚变堆用W在等离子体作用下的辐照损伤行为研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 986-1000.
[3] 司永礼, 薛金涛, 王幸福, 梁驹华, 史子木, 韩福生. Cr添加对孪生诱发塑性钢腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 905-914.
[4] 王寒玉, 李彩, 赵璨, 曾涛, 王祖敏, 黄远. 基于纳米活性结构的不互溶W-Cu体系直接合金化及其热力学机制[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 679-692.
[5] 李小兵, 潜坤, 舒磊, 张孟殊, 张金虎, 陈波, 刘奎. W含量对Ti-42Al-5Mn-xW合金相转变行为的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(10): 1401-1410.
[6] 刘帅帅, 侯超楠, 王恩刚, 贾鹏. Zr61Cu25Al12Ti2Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 块体非晶合金过冷液相区的塑性流变行为[J]. 金属学报, 2022, 58(6): 807-815.
[7] 皇甫顥, 王子龙, 刘永利, 孟凡顺, 宋久鹏, 祁阳. W1 - x Ir x 固溶合金几何结构、电子结构、力学和热力学性能的第一性原理计算[J]. 金属学报, 2022, 58(2): 231-240.
[8] 彭俊, 金鑫焱, 钟勇, 王利. 基板表层组织对Fe-16Mn-0.7C-1.5Al TWIP钢可镀性的影响[J]. 金属学报, 2022, 58(12): 1600-1610.
[9] 胡晨, 潘帅, 黄明欣. 高强高韧异质结构温轧TWIP[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1519-1526.
[10] 张旭, 田谨, 薛敏涛, 江峰, 李苏植, 张博召, 丁俊, 李小平, 马恩, 丁向东, 孙军. 2000℃高温高承载的Ta-W难熔合金[J]. 金属学报, 2022, 58(10): 1253-1260.
[11] 韩颖, 王宏双, 曹云东, 安跃军, 谈国旗, 李述军, 刘增乾, 张哲峰. 微观定向结构Cu-W复合材料的力学与电学性能[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1009-1016.
[12] 王文权, 杜明, 张新戈, 耿铭章. H13钢表面电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层微观组织及摩擦磨损性能[J]. 金属学报, 2021, 57(8): 1048-1056.
[13] 易晓鸥, 韩文妥, 刘平平, FERRONIFrancesco, 詹倩, 万发荣. 金属W中辐照缺陷的产生、演化与热回复机制[J]. 金属学报, 2021, 57(3): 257-271.
[14] 朱玉平, 盛乃成, 谢君, 王振江, 荀淑玲, 于金江, 李金国, 杨林, 侯桂臣, 周亦胄, 孙晓峰. 高钨镍基高温合金K416BW相的析出行为[J]. 金属学报, 2021, 57(2): 215-223.
[15] 刘泽, 宁汉维, 林彰乾, 王东君. SPS烧结参数对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Zr合金微观组织及室温力学性能的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(12): 1579-1587.