钨镍铜合金的烧结工艺是怎样的？

钨镍铜合金（W-Ni-Cu）的烧结工艺是以粉末冶金为核心的多阶段致密化过程，其关键步骤与技术要点如下：

‌一、烧结工艺流程‌
‌混料制粒‌

按比例称取钨粉（90%–97%）、镍粉及铜粉（镍铜比通常为3:2），在球磨机中干混7–9小时（球料比4:1）3；
添加聚乙二醇（2%质量分数）作黏结剂湿磨8–16小时，喷雾干燥制得40–120目颗粒料3。
‌压制成型‌

采用干袋压机在120–150 MPa压力下保压1–3分钟，形成压坯致密度达50%–60%的预制件313。
‌烧结阶段‌（核心环节）

‌预加热区‌（300–900℃）：
通入氢气或氨分解气氛，排除黏结剂及残留水分34；
‌过渡区‌（800–1000℃）：
铜（熔点1083℃）与镍（熔点1455℃）逐步形成液相，毛细作用驱动颗粒重排35；
‌高温烧结区‌（1200–1500℃）：
保温30–120分钟，液相充分润湿钨颗粒，溶解-析出机制促进致密化，但铜缺乏活化作用，致密度仅达理论值92%–95%35。
‌后处理优化‌

‌调制处理‌：
1300–1400℃保温40–70分钟后水冷/油冷，二次加热至1400–1500℃随炉冷却，细化晶界组织3；
‌真空退火‌：
900–1280℃、10⁻¹–10⁻² Pa真空度下保温6–12小时，消除内应力并减少晶界脆性相析出312。
‌二、工艺难点与应对措施‌
‌问题‌ ‌成因‌ ‌解决方案‌
‌致密度不足‌ 铜对钨的活化烧结能力弱于铁513 添加微量钴（Co）或钇（Y₂O₃）促进扩散11
‌晶界脆性相‌ 镍铜易形成低熔点共晶（如Ni-Cu-S）12 真空退火减少杂质偏聚312
‌烧结变形‌ 液相过量（>10%）导致流动性过高5 控制黏结相总量≤8%，优化升温速率35
‌三、先进烧结技术对比‌
‌工艺‌ ‌原理‌ ‌适用性‌
‌传统液相烧结‌ 依赖毛细管力实现颗粒重排，成本低但致密度受限510 常规配重件、屏蔽材料3
‌放电等离子烧结‌ 脉冲电流激活粉末表面，瞬间高温（<10分钟）致密化，密度可达98%511 精密电子器件、高强部件11
‌热解还原法‌ 硝酸盐/醋酸盐溶液混合钨粉，热解生成合金，避免有毒气体但流程复杂4 环保要求高的医疗领域4
‌四、工艺影响性能的关键参数‌
‌密度控制‌：
烧结温度＞1400℃时，每升高50℃致密度提升1.5%–2%，但晶粒粗化风险增加510；
‌力学性能‌：
真空退火后抗拉强度提高15%–20%，延伸率改善至8%–10%312；
‌缺陷预防‌：
氢气氛纯度需＞99.99%，防止氧残留导致孔洞（气孔率＜0.5%）12。
‌工艺趋势‌：通过多元掺杂（Y₂O₃/ZrH₂/Ti）和快速烧结技术（如SPS），可突破传统致密度瓶颈，实现近全致密（＞99%）与超高硬度（＞695 HV）