WCu复合粉体的溶胶凝胶制备及其还原行为研究1.pdf

第40卷 第2期 稀有金属材料与工程 V01．40，No．2 2011年 RARE 2011 2月 M[ETALMATERIAI，SANDENGINEERING February WCu复合粉体 的溶胶．凝胶制备及其还原行为研究 赵 明，王金淑，刘 伟，周美玲 (北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室，北京100124) 摘要：以偏钨酸铵和硝酸铜为原料，柠檬酸为络合剂的溶胶．凝胶法制备WCu复合粉体。利用XRD和TEM对还原 前后粉末的物相组成、形貌．粒度进行分析。TEM显示还原后WCu粉末粒度在100nm左右，Cu相均匀包覆在w颗 粒表面。对氧化物粉体的还原性能和机理进行了系统的分析。程序升温还原(TPR)确定了氧化物粉体最佳的两步还原温 性增强。 关键词：WCu复合粉体；溶胶．凝胶；还原 中图法分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2011)02．0362．05 钨铜复合材料，是由互不固溶的金属W和Cu组 钨铜复合粉体。用程序升温还原(TPR)和红外光谱系统 成的伪合金。它综合了W和Cu各自的性能，具有耐 分析溶胶．凝胶法制得的氧化物粉体的还原性能。 高温、抗烧蚀、高导热导电率和较低的热膨胀系数等 1 实 验 优点【l。J，广泛应用于电触头、电极材料、电子封装及 热沉材料和火箭喷嘴、飞机喉衬等军工部件[4，5】。 由于w和Cu之间互不相溶且润湿性差，在常规 的烧结致密化过程中无法发生溶解沉淀造成的颗粒形 溶液混合后产生沉淀，再加入络合剂柠檬酸溶液，使 状圆化等物质迁移机制，仅仅依靠液相作用下的颗粒 沉淀溶解产生蓝色透明溶液。用稀硝酸和氨水调节溶 重排来实现致密化。因此，烧结前钨铜粉体的颗粒大 液的pH=l。80℃水浴，随着水分蒸发，形成络合物 小、混合状态、成分均匀性对钨铜合金性能的影响极 溶胶。烘箱中120℃干燥形成块状干凝胶，破碎后在 大。近来，机械合金化【6{】成为制备钨铜复合粉体的研 空气中500℃热分解形成氧化物粉末。分解产物在还 究热点，得到国内外广泛的研究和应用。机械合金化 原炉中氢气气氛下两步还原。第l步还原温度为500 ℃，还原时间90 制粉工艺简单，粉末在球磨过程中反复挤压、变形、 min，第2步还原温度为700℃，还 断裂、焊合，粉末混合逐渐均匀，颗粒得到细化，同 原时间90min，得到WCu复合粉体。 时大量位错、晶格畸变和纳米晶界的形成使活性增 用SHIMADZU 8 加，有利于后续烧结的进行【9】。但是同时，高能球磨 粉末物相，光源采用CuKa线m=1．541rim)。采用 要达到较细的粒度需要很长时间，并且容易引入杂质。 厄M．2010透射电子显微镜(TEM)观察粉末颗粒形貌， 在这种情况下，喷雾干燥[10j11、均相沉淀【12】、溶胶一日本堀场LA．920激光散射粒度分析仪分析粉末粒度。 凝胶【13】等化学制备技术引入到钨铜粉体的制备上，用 用布鲁克VERTEX70型傅立叶变换红外光谱仪测定 这些方法得到了粒度细小、混合均一的钨铜复合粉体。 其中溶胶．凝胶法具有制粉均匀性好、粒度细小、洁净 粉末进行程序升温还原(TPR)，还原气流速35 mA。 度高等优点，日益引起人们的重视。但是溶胶．凝胶法 mL／mi