納米鎢銅合金電極的研究

鎢粉和銅粉的粉末細微性以及均勻性在一定程度上會影響鎢銅合金電極的燒結效果,粉末細微性的減小會使得材料的各項綜合性能,如密度、硬度、導電導熱性得到極大的改善。傳統意義上的粉末冶金方法(Powder  Metallurgy, PM),其採用金屬粉末(或金屬氧化物粉末)作為原料經壓制燒結工藝所得到的複合材料的粉末細微性大多較粗。而相比之下,納米鎢銅材料具有較高的表面能,在燒結的過程中原子的運動以高介面能為驅動力,使得介面中一些微小的孔隙發生進一步收縮,防止了孔隙的擴散。因此對納米鎢銅合金的研究有利於實現較低溫度下燒結緻密化的進行。

雖然納米鎢銅合金的製備工藝大體上看起來與傳統粉末冶金工藝相類似,也是分為制粉備料-壓制成型-燒結三個工藝流程,但是納米顆粒所具有的特殊性也使得納米鎢銅合金的製備與傳統方法間存在一定的區別。總的來說,目前較為常見且應用較多的納米鎢銅合金製備方法研究有溶膠-凝膠法(Sol-Gel)、機械合金化(Metal Alloying, MA)、機械-熱化學工藝合成以及霧化乾燥等。

機械合金化(Metal Alloying, MA)是採用高能球磨機,將一定配比的鎢銅混合粉末球磨較長的一段時間,可得到細微性接近於20nm-30nm顆粒度的納米粉末。再將製備好的納米粉末壓制生坯,在氫氣H2的氛圍下燒結一段時間,便可得到具有較高相對密度的納米鎢銅合金。

所謂的溶膠-凝膠法(Sol-Gel)是採用含高化學組分的化合物作為前軀體,在液相下將這些原料均勻混合、水解、縮合等反應,在溶液中形成穩定的透明溶膠體系溶膠經陳化膠粒間緩慢聚合,形成三維空間網路結構的凝膠,凝膠網路間充滿了失去流動性的溶劑,形成凝膠。凝膠經過乾燥、燒結固化製備出分子乃至納米亞結構的材料。在目前的學術領域,已有研究人員通過此方法成功製備了高性能的鉬銅和鎢銅粉末,但是這種方法也存在一定的缺陷,如在氫氣還原的過程中難以控制雜質和水蒸氣的含量,而這些問題的存在將給後續的燒結工藝帶來一定的影響。

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