摘要
难熔金属钨（W）及其合金因其高的熔沸点、优异的高温强度以及良好的抗热蠕变性等优点，在军工、航天等方面的应用居多。而因其低温脆化、再结晶脆化、辐照脆化差等缺陷，限制了它们的应用。研究表明，将第二相粒子添加到W基体中，不仅能增大晶粒间的钉扎力，起到细化晶粒的作用,还能够阻碍晶界和位错的运动，提高W材料的强度。此外，与W基体构成具有共格/半共格关系的相界面，在保证W基体和第二相界面结构稳定的前提下，提升W合金的性能。本研究采用的制备工艺室溶液燃烧合成法，具有反应时间短，生产率高，成本低等优点，并实现在前驱体阶段第二相与W基体在分子水平上的均匀混合，经过后续还原以及无压烧结得到不同种类的ODS-W合金，本文主要是研究内容如下: （1）通过溶液燃烧合成法制备的W合金粉末，前驱体形貌呈棒状、颗粒状以及絮状，经H2还原后，XRD结果为单一的W峰，其尺寸在20-40 nm,这说明溶液燃烧合成和H2还原后得到的是尺寸为纳米级的钨粉。经无压烧结后，W合金样品致密度97％以上，已达到完全致密。 （2）研究不同温度烧结后，不同氧化物不同掺杂量下W合金的显微组织形貌以及力学性能。与纯钨（PW）相比，添加第二相后的W合金显微组织为超细晶或微纳米晶，其晶粒尺寸在微纳米甚至纳米级别，其中，1800℃烧结后的ODS-W合金的晶粒尺寸在1 μm之内（PW为4.56 μm）,2000 ℃烧结后的ODS-W合金的晶粒尺寸在1-5 μm之间（PW为12.25 μm）。经力学性能表征，1800℃烧结后，W-10.0vol.％Al2O3（WA10V）合金具有最高的显微硬度为639.4 HV0.2以及最高的屈服强度为2251.2 MPa,W-10.0 vol.％La2O3（WL10V）合金具有最高的抗压强度以及良好的加工硬化能力。 （3）研究Al2O3和La2O3两种粒子与W基体的界面匹配情况。结果表明，无论是在晶界处还是晶内，Al2O3都与W基体保持着良好的界面匹配关系，而La2O3与W界面结合较差，晶界会出现大量非共格的情况。结合力学性能，高度匹配且强的界面结构使得WA10V合金获得了高的显微硬度和屈服强度，而WL10V合金由于粗大的晶粒及相界缺陷带来的位错增殖能力使其获得了较好的韧性。
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