柱状晶钨铜复合氧化物形成机理及其还原烧结的微结构演变

高性能细晶W-Cu复合材料已显示很重要的发展前景，成为钨铜材料研究的热点。溶胶-喷雾干燥-热还原法制备超细/纳米W-Cu复合粉末过程中控制粉末形貌、成分和相结构是获得高性能和理想组织合金的关键。在前期研究中发现，喷雾干燥W-Cu前驱体在一定温度下煅烧后粉末中部分呈现出柱状晶结构，但对柱状晶的形成机理以及柱状晶结构粉末对其后还原、烧结过程的影响及其作用机理仍不清楚。.本项目拟在已有工作基础上，深入探讨粉末制备过程中柱状晶钨铜复合氧化物的形成机理，研究重点是采用试验研究、数值计算和理论分析相结合的方法，分析柱状晶钨铜氧化物的形成与相演变的相关性，探讨制备工艺对柱状晶形核和生长的影响规律，建立柱状晶钨铜氧化物晶体生长模型；并对柱状晶钨铜氧化物的还原烧结过程进行微结构和性能分析，研究钨铜氧化物的柱状晶结构对还原粉末特性和烧结合金性能的影响及其机理。

高性能细晶W-Cu复合材料已显示很重要的发展前景，成为钨铜材料研究的热点。溶胶-喷雾干燥-热还原法制备超细/纳米W-Cu复合粉末过程中控制粉末形貌、成分和相结构是获得高性能和理想组织合金的关键。在前期研究中发现，喷雾干燥W-Cu前驱体在一定温度下煅烧后粉末中部分呈现出柱状晶结构，但对柱状晶的形成机理以及柱状晶结构粉末对其后还原、烧结过程的影响及其作用机理仍不清楚。本项目在已有工作基础上，首先探讨了柱状晶钨铜复合氧化物粉末的制备工艺以及制备过程中柱状晶钨铜复合氧化物的形成机理，通过分析柱状晶钨铜氧化物形成过程中的形貌与相演变的相关性，获得了柱状晶钨铜氧化物晶体生长机理，柱状钨铜复合氧化物晶粒的生长与经典的晶粒长大模型有所不同，柱状晶粒以分解-化合方式长大；其次，研究了柱状晶钨铜复合氧化物粉末还原过程中形貌与相演变，发现，柱状晶钨铜复合氧化物粉末的还原阶段分三步，依次为CuO和CuWO4的还原、WO3的还原以及WO2的还原，柱状晶钨铜复合氧化物颗粒在CuO和CuWO4的还原阶段被破碎并逐步消失；还原后的W-Cu复合粉末具有良好的烧结活性，在1340℃烧结15min时材料致密度达到92%以上，还原后的W-Cu复合粉末的烧结机制主要分为低温颗粒重排烧结机制与高温晶粒长大机制，粉末烧结过程中晶粒的长大符合ostwald ripening机制，即晶粒长大机制为溶解-析出机制。