改善钨渗铜喉衬的高温尺寸稳定性研究
隔热抗烧蚀材料及制备设备的研究进展
能 前苏联从７ 年代初 开始研究Ｃ Ｃ Ｏ ／ 复合 材料， Ｏ 到８ 年代 中期 已经应 用于剥号 ，其大型的Ｃ Ｃ ／ 延伸锥制
品在尺寸方而领先于西方 国家． 目前 ， 俄罗斯 已能生 产大型Ｃ Ｃ ／ 喉衬 ． 内径达８ ０ ｉ． 径达１ ０ ｒ ０ ｒｎ 外 ａ ００ ｍ ａ
和耐冲刷性能。用作烧蚀 的石墨有 多晶石墨和热解 石墨 ． 多晶石墨强度较低 ， 热震性能较 差 ． 抗 因此 其
２ ： 船 罂
过洲试热保 护系统 夫平 板隔热 装置 ，也证 实 了Ｃ ．／
Ｓ 复合材料 县柏 优异的热 机械疲劳特性 ｉ Ｃ
１３ 石 墨 材 料 ．
年代末 ， 法国开发了一种称Ｎ １ ０ 结构的趟细＿ 一ｌ ｘ 三 向预制件编织技术 ，制成的材料 的孵切强度是 普通
３ＣＣ Ｄ ／ 复合材料 的３ ４ ， — 倍 近来 。 ｏ ｅ Ｎ ｖＩ 一 ｘ 预制件编
护部 件．隔热抗烧蚀材料足利用材料在烧蚀过程 中 ． 的热 解吸热 、 解气体 的质量引射效廊 以及表面炭 热
层 的再辎射等一 系列物理化学反 应 ． 走大付 的热 带 来保护构件 。 现已广泛用 于各种航 天 ｂ 行器岛热流 部件 的热 防护 ， 如导弹 弹头 、 天器返 网舱外 表面 、 航 圈体火箭 发动机扩 张段和航 天飞机 轨道器等 方面 隔热抗烧蚀 材料 屉心用 于再 人体发 面的一 种功能 材 料。再人体返 回大气层叫 ， 烧蚀 防热层 在热流作 用 下能发生分解 、 熔化 、 蒸发 ， 升华 等多种ｎ 收热能 厦 的物理和 化学变化 通过 丰 料 自身的 质最消 耗带走 ４ 大 量热能 ．以达 到防止 热量传 人再 人体 内部的 目 的 烧 蚀材料 其按烧蚀机瑚 呵分 为二类 ： 炭化型 、 升 华 型 、 化删， 熔 其中尤其 以炭化烧 蚀材料应用较 多。 烧 蚀材料按 其密度 大小 又可 分为高 密度烧 蚀材料 和低 密度烧 蚀材料 两种 ， 高密度烧蚀材料 的密度一
高温用钨钼渗铜材料的抗烧蚀性研究
Ｃｕ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒꎬ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏ￣
( Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ. ꎬＬｔｄ. ꎬＢｅｉｊｉｎｇ １０００９４ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｕｎｇｓｔｅｎ ａｎｄ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｔｈｅ ａｂｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒ￣
中图分类号:ＴＧ１４６ ４ ＋ １２ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００６ － ２６０２(２０１９)０５ － ００３５ － ０４
Hale Waihona Puke ＴＨＥ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ Ｗ￣Ｍｏ￣Ｃｕ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ
ＵＳＥＤ ＩＮ ＨＩＧＨ￣ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＦＩＥＬＤ
ＴＡＮＧ Ｌｉａｎｇ￣ｌｉａｎｇꎬＺＨＡＮＧ Ｂａｏ￣ｈｏｎｇꎬＬＩＮ Ｂｉｎｇ￣ｔａｏꎬＧＯＮＧ Ｙａｎ￣ｆｅｉꎬＧＵＯ Ｙｉｎｇ￣ｌｉ
于相同成分材料ꎬ骨架相对密度越高ꎬ抗烧蚀性越好ꎻ钨钼渗铜材料的烧蚀主要包括骨架基体的烧蚀和铜的发汗冷
却作用ꎬ其机理为热化学与机械剥蚀综合作用的结果ꎮ
关键词: 钨钼渗铜材料ꎻ抗烧蚀性ꎻ微观组织
ＤＯＩ:１０ １３３８４ / ｊ ｃｎｋｉ ｃｍｉ １００６ － ２６０２ ２０１９ ０５ ００７
应用于高超音速飞行器的防热材料
2016年夏季学期《航空材料与制造》课程论文题目：应用于高超音速飞行器的防热材料一、概述高超音速飞行器：指的是飞行速度在五马赫（约6000km/h）以上的飞行物体，主要包括3大类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机和航天飞机。
高超音速飞行器所采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。
除了美国外，俄罗斯、中国、法国、日本、印度、澳大利亚等国也在积极地开展相关的科研实验，他们看重的正是其在军事应用方面的诱人前景。
“防热材料”亦称“耐高温烧蚀材料”，是高超音速飞行器的必备材料之一，在火箭发动机喷管，飞行器的端头，外蒙皮，航天飞机机翼前缘，发动机叶片等部位都有着重要的应用。
二、高超音速飞行器所面临的技术瓶颈被视为“下一代飞行技术”的高超音速飞行，因为其超过五倍音速的超高飞行速度，所面临技术难题是不言而喻的，要实现飞行器高超音速飞行，必须突破高超音速发动机技术和一体化设计技术，如飞行器机体和推进系统设计一体化、气动设计一体化、结构设计一体化等技术，以及材料与结构技术、高超音速空气动力技术、燃料高超音速推进系统、高超音速地面模拟和飞行试验技术等。
其中最重要的我想还是飞行器动力问题和与之而来的材料使用问题的解决，这两个问题也正是高超音速飞行器在研发过程中所面临的关键性技术瓶颈，美国、俄罗斯、日本等国在这些方面的研究投入与日俱增，可见高超音速飞行器的开发已经成为了世界各个强国所瞄准的新一代国防技术开发前沿。
在现有的高超音速飞行器的研究实验中，绝大多是都是采用冲压发动机作为飞行器的动力来源。
冲压发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气发动机。
它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成。
冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。
按应用围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类，应用于高超音速飞行器上的又叫做超燃冲压发动机。
钨钼渗铜材料的力学性能和组织研究
第21卷第3期2011年6月粉末冶金工业PO WDER MET ALLURGY INDUST RYVo l.21No.3Jun.2011收稿日期:2010-12-27作者简介:唐亮亮(1984-),男(汉),江西吉安人,硕士研究生,主要从事难熔金属基复合材料的研究和开发工作。
钨钼渗铜材料的力学性能和组织研究唐亮亮,邝用庚,陈飞雄,张保红,甘 乐(中国钢研科技集团有限公司安泰科技股份有限公司,北京 100081)摘 要:本文对不同成分配比和不同骨架密度钨钼渗铜材料的力学性能和断口形貌进行了分析和研究。
结果表明:(1)对于相同或相近骨架密度材料,本实验成分范围内的钨钼渗铜材料在高温下固溶强化效果显著,骨架密度为84%,当Mo 含量为10%(质量分数)时,800 和1200 的强度分别达到330M Pa 和215M Pa,与钨铜材料相比,强度提高10%,密度降低8%。
M o 含量增加,强度下降;对于相同成分配比材料,骨架相对密度增大,强度提高。
(2)同水平骨架密度材料,M o 含量增加,晶粒尺寸减小,沿晶断口比例增加;相同成分配比材料,骨架相对密度增大,晶粒尺寸增大,解理断裂比例增加。
关键词:钨钼渗铜材料;强度;微观组织中图分类号:TF124 5 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2011)03-0006-05RESEARCH ON T H E M ECH ANICAL PROPERTIES AND M ICROST RU CT URE OFW -M o -Cu COM POSIT ESTANG Liang -liang,KUANG Yong -geng,CHEN Fe-i xiong,ZHANG Bao -hong,Gan Le (CISRI,Advanced T echnolo g y and M ater ials Co ,L td ,Beijing 100081,China)Abstract:T he mechanical properties and fr acture mo rpholo gy o f W -Mo -Cu com posite in dif -ferent M o content and skeleton densities w ere studied T he results show as follo w s For the materials o f sam e or similar skeleto n density ,So lid solutio n streng thening effect of the W -M o -Cu com posites in this paper is remarkable at hig h -tem peratur e Com pared w ith the W -Cu materials,at 84%of skeleto n density and 10wt%mass fraction of M o content,the high -tem -peratur e streng th are 330M Pa and 215MPa at 800 and 1200 respectively T he streng th increases about 10%and the density decreases about 8% The strength decr eases w ith incre -ment of M o co ntent T he fracture mor pholog y show s that cry stal size decreases w ith incre -ment of M o content,but the pro por tion of intergranular increases at similar skeleto n dens-i ty For the same com po nent materials,crystal size and the pro portion of transg ranular in -crease w ith increasing of skeleton densityKey w ords:Copper infiltrated tungsten and m olybdenum m aterial;Str ength;M icrostructure 高温用钨(钼)渗铜材料是由高熔点、高强度的钨(钼)和导热、导电性能良好的铜构成的互不相溶型特殊复合材料,该类材料由于具备良好的高强度、耐高温和抗烧蚀等特点,已广泛应用于航天和军工等重要领域。
小发动机钨渗铜喉衬的烧蚀冲刷探讨
小发动机钨渗铜喉衬的烧蚀冲刷探讨摘要：本文旨在探讨烧蚀冲刷用于钨渗铜喉衬材料的可能性。
它将分析该技术如何影响材料的物理和力学性能，以及材料在实际应用中的表现如何。
一般来说，随着烧蚀冲刷处理的加深，材料的强度和硬度会显著增加。
此外，这种技术也有助于消除材料表面的缺陷，保留其化学成分，并使其具有更好的耐腐蚀性和耐热性。
关键词：烧蚀冲刷，钨渗铜喉衬，强度，硬度，耐腐蚀，耐热正文：在电力工程中，钨渗铜喉衬被广泛应用于高温高压环境中。
由于其环境特性，这种材料面临着巨大的承受力和耐久性要求。
为了提高材料的物理和力学性能，烧蚀冲刷技术可以得到应用。
烧蚀冲刷是一种表面处理技术，它将氧化剂和缓冲剂与钨渗铜喉衬表面混合进行冲刷，可以通过去除表面的污染物、除去材料不需要的表面解向结构和释放出层间缺陷从而显著地改变材料的物理和力学性能。
此外，由于烧蚀冲刷技术不会影响材料的化学成分，因此可以保留材料的耐腐蚀性和耐热性。
综上所述，烧蚀冲刷对钨渗铜喉衬材料的重要性可以不容忽视。
对钨渗铜喉衬材料进行烧蚀冲刷处理的步骤非常简单。
首先，将要处理的衬材料加入到所需的氧化剂和缓冲剂中，其浓度取决于预期的处理效果。
然后，将溶液中的材料放入装有搅拌器的反应容器内，根据需要，加入搅拌器并进行冲刷处理。
当材料被搅拌器搅拌时，氧化剂和缓冲剂会在材料表面形成一层薄膜，从而去除原材料的表面污染物。
烧蚀冲刷处理的深度可以通过测量处理时间和搅拌速率来控制，并且可以根据需要在处理后进行表面上光滑处理。
此外，烧蚀冲刷不仅可以应用于钨渗铜喉衬材料，而且可以用于非金属材料。
例如，该技术可以用于改善木材、橡胶和塑料的表面性能。
在橡胶和塑料方面，烧蚀冲刷技术可以显著改善材料的抗拉强度和耐磨性。
而在木材方面，由于木材表面的毛细孔可以有效地吸收和保留氧化剂和缓冲剂，因此烧蚀冲刷技术可以显著改善木材的耐腐蚀性和抗水性能。
烧蚀冲刷技术还可以应用于金属材料。
该技术可以改善金属表面的粗糙度，减少表面高点存在的可能性，从而提高金属表面的光洁度和平整度。
第13章-超高温材料超高温材料
高温材料尤其是高温合金主要是面向航空航天涡轮发动机，主要是考 虑其高温力学性能及抗氧化性能。
13.2 典型超高温材料
难熔金属及其合金 超高温陶瓷基复合材料 改性的C/C复合材料
ZrB2-SiC复合材料具有很高的强度(超过1000MPa)和良好的抗热震性，在温度达 到1600℃时仍具有较好的抗氧化性。连续纤维增强ZrB2-SiC陶瓷复合材料主要应 用于SiC基陶瓷复合材料(C/SiC和SiC/SiC)无法应用的2000℃以上的高温氧化环境。
美国NASA Glenn研究中心的ZrB2-SiC复合陶瓷，用作锥前缘材料，可多次使用， 最高使用温度可达2015.9℃，高出使用时的最高温度1990℃(速度为10马赫)。零 烧蚀超高温陶瓷(ZrB2+20%SiC)的烧蚀量比C/C复合材料低131倍。
碳化陶瓷
碳化铪(HfC)、碳化锆(ZrC)和碳化钽(TaC)的熔点比它们的氧化物高得多，不需 要经历任何固相相变，具有较好的抗热震性，在高温下仍具有高强度，抗氧化性 能优异，是超高温抗氧化喷管的理想材料。 HfC和ZrC陶瓷优异的抗氧化性能来源于氧化可生成粘度高、致密的氧化物层， 氧化物层中含有少量玻璃相，密封和填补了氧化层中存在的裂纹和缺陷，大大降 低了氧进人材料内部的通道和扩散速率。 1997年，美国利用陶瓷材料制造固体火箭喷管的喉衬，研制了一种全新的、几乎 不烧蚀的、纯模压的TaC基陶瓷火箭喷嘴喉衬材料，其烧蚀率不到0.025毫米/秒， 比碳/碳材料性能好20倍，制造成本和周期预计低50%以上。
铌及其合金
铌(Nb)本身熔点较低（2415℃），抗氧化性能有限，通常以合金或化合物的形式 应用于超高温环境。 含B或N的过饱和Nb基难熔合金，在温度达到2200℃时仍保持良好的性能。 已用于小型液体火箭发动机，还用做火箭姿态调节器喷管。 铌-硅基合金(Nb-Si)具有较高的高温强度，在室温下具有一定的韧性，并且其熔 点高、密度小。 采用高熔点金属间化合物Nb3Si或Nb5Si3加入Nb合金中。 带有硅化物涂层的铌合金材料通常用于火箭燃烧室。
应用于高超音速飞行器防热材料
2019年夏季学期《航空材料及制造》课程论文题目：应用于高超音速飞行器的防热材料一、概述高超音速飞行器：指的是飞行速度在五马赫（约6000）以上的飞行物体，主要包括3大类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机和航天飞机。
高超音速飞行器所采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。
除了美国外，俄罗斯、中国、法国、日本、印度、澳大利亚等国也在积极地开展相关的科研实验，他们看重的正是其在军事应用方面的诱人前景。
“防热材料”亦称“耐高温烧蚀材料”，是高超音速飞行器的必备材料之一，在火箭发动机喷管，飞行器的端头，外蒙皮，航天飞机机翼前缘，发动机叶片等部位都有着重要的应用。
二、高超音速飞行器所面临的技术瓶颈被视为“下一代飞行技术”的高超音速飞行，因为其超过五倍音速的超高飞行速度，所面临技术难题是不言而喻的，要实现飞行器高超音速飞行，必须突破高超音速发动机技术和一体化设计技术，如飞行器机体和推进系统设计一体化、气动设计一体化、结构设计一体化等技术，以及材料及结构技术、高超音速空气动力技术、燃料高超音速推进系统、高超音速地面模拟和飞行试验技术等。
其中最重要的我想还是飞行器动力问题和及之而来的材料使用问题的解决，这两个问题也正是高超音速飞行器在研发过程中所面临的关键性技术瓶颈，美国、俄罗斯、日本等国在这些方面的研究投入及日俱增，可见高超音速飞行器的开发已经成为了世界各个强国所瞄准的新一代国防技术开发前沿。
在现有的高超音速飞行器的研究实验中，绝大多是都是采用冲压发动机作为飞行器的动力来源。
冲压发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气发动机。
它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成。
冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。
按应用范围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类，应用于高超音速飞行器上的又叫做超燃冲压发动机。
石墨渗铜喉衬材料烧蚀机理分析st...
文章编号：1006-2793（2004）01-0057-03石墨渗铜喉衬材料烧蚀机理分析!陈林泉，王书贤，张胜勇，侯晓（中国航天科技集团公司四院，西安710025）摘要：通过研究石墨渗铜材料的微观结构和石墨渗铜喉衬的热传导测试结果，以及石墨渗铜与发动机高温燃气的化学反应，得出了石墨渗铜喉衬的烧蚀机理。
结果表明，在石墨渗铜材料发动机喉衬烧蚀过程中仅能出现铜的相变和表面液态铜流失及石墨基材本身的热化学烧蚀和机械剥蚀。
而不能出现铜蒸气的自发汗现象，且铜元素不与燃气发生反应，在此基础上提出了适用于石墨渗铜喉衬稳态烧蚀速率估算的公式。
关键词：固体推进剂火箭发动机；喷管喉衬；石墨渗铜；烧蚀机理中图分类号：V435.14 文献标识码：AStudy on the erosion mechanism of copper-infiltrated graphite throat insertCHEN Lin-guan，WANG Shu-xian，ZHANG Sheng-yong，HOU Xiao//The Fourth Academy of CASC，Xi'an710025，China.Abstract：The erosion mechanism of the copper-infiitrated graph-ite throat insert（CIGTI）is obtained by means of studying the mi-crocopic structure and the thermoconductivity of the copper-infiitra-ted graphite materiais，anaiyzing the chemicai reaction between the copper-infiitrated graphite and high-temperature gas.Some phe-nomena have been found，such as phase transformation of the cop-per，ioss of the meiting-copper on the insert surface，thermochemi-cai abiation and mechanicai exfoiiation of the graphite matrix；but the seif-transpiration of the copper hasn't observed.It is aiso shown that the copper couidn't react with combustion gas during abiating of the copper-infiitrnated graphite.The formuia for the evaiuation of steady erosion rate of CIGTI is obtained.Key words：soiid propeiiant rocket engine；nozzie throat insert；copper-infiitrated graphite；erosion mechanism1 引言目前，固体火箭发动机常用的喷管喉衬材料主要为C/C材料、高强石墨材料及钨渗铜材料，但用于战术导弹发动机分别有以下的缺点：C/C材料价格太高生产周期太长，高强石墨喉衬材料抗热震性能不足，钨渗铜材料比重太大且喷管结构复杂。
渗铜用钨骨架制备工艺的研究进展
渗铜用钨骨架制备工艺的研究进展
吴化波;王志法;刘金文;姜国圣
【期刊名称】《中国钼业》
【年(卷),期】2008(032)003
【摘要】钨铜复合材料结合了钨的高熔点、高硬度、低膨胀系数和铜的高导电、导热性能,是一种性能十分优良的复合材料.熔渗法是目前制备钨-铜材料中广泛应用的方法,而熔渗法制备钨铜材料的关键是怎样获得一定致密度的钨骨架.目前制备钨骨架常用的方法主要有以下4种:(1)高温烧结; (2) 模压成形;(3)挤压成形;(4)注射成形.本文就目前这4种常用钨骨架的制备工艺进行了简要的介绍和评述.
【总页数】4页(P43-46)
【作者】吴化波;王志法;刘金文;姜国圣
【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083
【正文语种】中文
【中图分类】TF125.2+41
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固体火箭发动机设计
word文档下载后可任意复制编辑第1章绪论1.1设计背景固体火箭发动机与液体火箭发动机和其他化学能火箭发动机相比，具有很多的优点，因而它被广泛的用作各类小型、近程的军用火箭和战术导弹的动力装置。
近几十年来，由于高能推进剂的出现，先进的装药设计和大型药柱浇注工艺的采用，优异的壳体材料和耐烧蚀材料的问世，以及高效而可靠的推力矢量控制装置的研制成功，已在很大程度上克服了固体火箭发动机的缺点，更由于其结构简单，使它在竞争中显示更加优势的地位。
目前，固体火箭发动机除了用于军事用途外，也用于其他的很多方向。
研制和使用新型的高能推进剂，进一步提高推进剂的综合性能，发展无烟推进剂是火箭推进技术主要的研究和发展方向。
总之，随着固体推进技术在航天领域和导弹技术中应用不断发展，会有更多的新课题出现，许多技术问题有待开发。
所以，对固体火箭发动机的研究有十分重要的意思。
1.2固体火箭发动机简介1.2.1 固体火箭发动机基本结构固体火箭发动机主要由固体推进剂、燃烧室、喷管和点火装置等四大部分组成。
图1.1为固体火箭发动机示意图。
1、推进剂装药装药是装入燃烧室中的具有一定形状和尺寸的推进剂药柱的总称，它是固体火箭发动机的能源。
由于装药的燃烧，化学能转化为动能，并且向外做工功，从而推动发动机的运动。
常用的固体推进剂有三类：双基推进剂、复合推进剂word文档下载后可任意复制编辑和改性双基推进剂。
固体推进剂包含有燃烧剂和氧化剂，它自身能够形成封闭的化学反应系统。
2、燃烧室燃烧室里面装载了固体推进剂，是发生化学反应的场所。
它主要由起支承作用的燃烧室壳体和起热防护作用的内绝热层组成，而燃烧室壳体一般由筒体和前后封头组成。
大部分燃烧室都制作成圆柱形，他是主要的受力场所。
燃烧室材料大多采用强度很高的材料，也有采用玻璃纤维缠绕加树脂成型的玻璃钢结构，以大幅度减轻燃烧室壳体的重量。
1——药柱；2——燃烧室；3——喷管；4——点火装置。
图1.1 固体火箭发动机示意图3、喷管在喷管里气流的势能转化为动能，从而使气流加速流动，并保持一定的燃烧室压力，它主要由壳体和热防护层组成。
渗铜用钨骨架制备工艺的研究的开题报告
渗铜用钨骨架制备工艺的研究的开题报告一、选题背景及意义渗铜是一种制备高性能复合材料的重要工艺方法，渗铜可以在多材料之间形成强有力的化学结合，从而增强复合材料的力学性能和热传导性能。
常用的渗铜方法有压力渗铜、真空渗铜和气氛渗铜等，其中气氛渗铜具有操作简单、成本低、渗透性好等优点，越来越受到研究者们的重视。
随着材料科学研究的深入，渗铜材料的性能要求越来越高，对其制备工艺也提出了更高的要求。
钨骨架具有高温强度高、抗腐蚀性能好等优点，在高温下使用更加可靠，因此成为渗铜时的良好选择。
本文旨在探究利用钨骨架进行气氛渗铜的制备工艺及其对渗铜材料性能的影响，为制备高性能渗铜材料提供一种新的思路和方法。
二、研究目标及内容本文的主要研究目标是探究利用钨骨架进行气氛渗铜的制备工艺，并研究骨架制备工艺对渗铜材料性能的影响。
具体内容包括：1. 设计并制备合适的钨骨架；2. 研究骨架结构、孔隙度等参数对渗铜缺陷的影响；3. 优化气氛渗铜的工艺参数，并探究钨骨架在气氛渗铜中的作用；4. 对渗铜材料进行力学性能、热传导性能等性质测试，评估钨骨架制备工艺对渗铜材料性能的影响。
三、研究方法1. 利用粉末冶金工艺制备钨骨架；2. 通过调节制备工艺参数来优化气氛渗铜条件；3. 利用SEM、XRD等仪器对样品进行形貌和相结构分析；4. 对渗铜材料进行力学性能、热传导性能等性质测试。
四、预期成果1. 钨骨架的制备工艺；2. 渗铜材料的力学性能、热传导性能等性质数据；3. 对钨骨架在气氛渗铜中的作用进行了研究；4. 为高性能渗铜材料的制备提供一种新的思路和方法。
五、论文结构1. 绪论：介绍渗铜的研究背景和意义，阐述本文研究目标和内容。
2. 文献综述：对当前渗铜材料的制备工艺和研究进展进行综述。
3. 钨骨架制备工艺：介绍钨骨架的制备方法和工艺参数。
4. 气氛渗铜工艺优化：研究气氛渗铜的工艺参数并优化。
5. 渗铜材料性能测试：对渗铜材料的力学性能、热传导性能等性质进行测试。
W_15Cu合金制备中钨骨架孔隙控制的研究
工艺与设备W 215Cu 合金制备中钨骨架孔隙控制的研究姜国圣*王志法 吴泓(中南大学材料科学与工程学院,长沙 410083)摘 要: 钨铜复合材料是由高温烧结钨骨架经渗铜制成的两相假合金,钨骨架中的孔隙形态和大小将直接影响材料的性能。
本文分别以添加硬脂酸和诱导铜的方法对钨粉进行处理,W 215Cu 骨架孔隙在压制成形过程中得到了精确控制,钨骨架经熔渗后制成W 215Cu 合金。
用扫描电镜观察材料的显微结构,并测出材料的密度、气密性,研究了钨粉成形性与钨铜合金密度的关系。
结果表明,添加硬脂酸和诱导铜不会带入杂质,能改善钨粉的成形性能,可以获得组织均匀、致密度高的W 215Cu 复合材料。
关键词:W 215Cu 合金;钨骨架;成形性能;孔隙度;致密度Study on control of pores in W 2skeleton in preparing W 215Cu alloyJiang Guosheng,Wang Zhifa ,Wu Hong(School of Mater ials Science and Engineer ing,Central South University,Changsha 410083,China)Abstract:Pr operties of W 2Cu alloy ar e mainly determined by the structur e of W 2skeleton 1C 18H 36O 2and inducing copper wer e added in W powder,pores in W 2skeleton would be accur ately contr olled 1W 215Cu alloy could be obtained after profiling and infiltr at ing 1Micr o structur es of the composites were investigated by mean of scanning electron microscope 1Density and hermeticity were measured,relativity between forming property and density was investigated 1The results show that adding C 18H 36O 2and inducing copper co uld improve forming property of W powder without introducing any impurit y,W 215Cu composites with homogeneous structure and high relative density could be obtained 1Key wor ds:W 215Cu alloy;W 2skeleton;forming proper ty;porosity;compactedness*姜国圣(1969-),男,讲师,博士研究生。
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（） 量地 看 ， 试 车后 铜 的 体积 分 数减 少 的量 较 ２定
孔 洞增 加 的量多 ，说 明 试车 后 Ｗ — Ｃｕ材 料 的钨骨 架
进 一 步致 密 化 了。
联系人：邝用庚，男，２ ８岁．工 程师．冶金部 钢铁研究 总院
维普资讯
５ 期
４１ 喉衬 径 缩 ■ 与 发 动 机 推 进 剂成 分 及 Ｗ— ． Ｃｕ材 料工 艺 制度 的关 系 表 ２是 ９次发 动 机试 车所 用 推进 剂 铝 粉 含 量及
喉 衬 的 径 缩量 和 工 艺 参 数 。 由表 可见 ， 喉 衬 因推进 剂 中 Ａｌ 含量 及 ｗ — Ｃｕ材料 的制 作 工 艺 不 同， 径 缩 量变 化很 大 ， 具体 来说 ： 在 高 Ａ１ 含量 （０ 情 况 粉 １ ％） 下 ，喉 衬 径缩 普 遍较 大， 但在 表 ２所 列 前 ５种 相 同
ｚ ｎ ｔ ｈ ｔ ｉ ｅｏ ｏｓ—ｔ ｓｅ ｚ ｌ ｏ ｅａ ｅｏｕ ｓ ｄ ｆｐ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎｏ ｚ ｅ ｔ
产 生 的孔 隙 被钨 颗粒 的二 次 烧 结收 缩“ 台 因而 焊 ，
形成 了断 口分 析所 观 察到 的“ 粗晶粒 带 ” 。
３３ 试 车 后 ｗ— Ｉ ． ｃＩ材料 的成分 分析
２３
６２
２２ ０ ２
１ ０
１ ０ 】 Ｏ
使钨 骨架 发 生 了一 个再 烧结 过 程；
（） 试 车后 的 喉衬 外 壁 发 现一 层 晶粒 度 明显 大 ２在 于 内部 基 材 的 粗 晶粒 带 （ ５，宽 约 ｌ ０ 图 ） ２ ｍ， 此 粗
晶粒 带 与 内部基 材 具 有 明 显 的界 线， 说 明外 壁 的晶
粒 在 点 火 过程 中还 发 生 了烧 结 长 大， 晶 界结 合 随之 增 强， 断 口特 征 由沿晶 断裂转 变 为穿 晶 断裂
邝用庚等：改善钨渗铜唯衬 的高温尺寸稳定性研 究
・ ３ｌ・
２ 试车 前后 Ｗ — 材 料 的金 相 照 片Ｉ 振 光 Ｊ Ｃｕ 偏
Ｆ ２ Ｏｐｉ ｌ ｈ ｔｇａ ｈ ｆ ｒ— ｎ ｏｔ ｔｓ ｄｗ— ｍｐ ｓｔ （ ｌｒ ｅ ｇ ｔ ｔ ａ ｏｏ ｒ ｐ ｓ ｅ ａ ｄｐ ｓ ｅｔ ｃｕｃ ｏ ｉ ｐ ａ ｉ ｄｌ ｈ） ｃ ｐ ｏｐ — ｅ ｏ ｅ ｏ ｚ ｉ
图 Ｉ 发 动 机推 力 厦燃 烧 室压 力 随 时 间变 化 曲线
Ｆｉ． Ｐ ｏ ｆｔ ｅｒ ｃ ｅ ｈ ｕ ｔａ ｄ ｃ ｍｂ ｓｉｎ ｃ ａ ｇ１ ｌ ｔｏ ｈ ｏ ｋ ｔｔ ｒ ｓ ｎ ｏ ｕ ｔｏ ｈ ｍ－ ｂ ｒｐ ｅｓ ｒ ｅ ｓｓｔｍｅ ｅ ｒｓ ｕｅｖ ｒｌ ｉ Ｊ
一
半， 其温 度 亦 不 足 以 旋 喉衬 内壁 的铜 蒸 发， 因而
表 １中内 壁 铜的 分 析 含量 较 高 ， 其损 耗 可 能是 在推 进 剂燃 烧 后 产 生 的 外壁 由于 铜 的蒸 发 量 较Ｍ 照片 ×５ ０ Ｅ ０
Ｆｉ Ｓ ｇ５ ＥＭ ｃｏ ｒ ｐ ｈ ｗｉｇｔ ｅｃ ａ ￣ ｇ ａｎ ｍｉｒ ｇ ａ ｂｓ ｏ ｎ ｈ ｏ ｒ ｒ ｉ
改善钨渗铜 喉衬 的高温尺寸稳定 性研 究
＠ ｌ ‘
擒 要 某 新型号 固体 火箭 发动机 的钨 渗铜 喉衬试车后 发生 了直 径收缩。 材 料的垒相组织 、断 ｒ ｎ形貌、工艺 制度 以及 成分分析 发现引起喉 村收缩 的原 因： 一是钨 渗铜 材料的钨骨 架在试 车 点火时产生 的二次烧 结收缩；二 是材料 的高温强度 不足， 点火 试车过程 中喉 衬沿轴向伸长，相应 以径向收缩来补偿体积变 化。 提出了改善钨— 材料高 翎 温 尺寸稳定性 的途径并在后续发动 机试 车实验中获得 了成 功。
图 ３ 试车前 ｗ — Ｃｕ材 料 断 口的 Ｓ Ｍ 照 片 Ｅ ×２０ ０ ０ Ｆ ｇ Ｓ Ｍ ｍｉ ｏ ｒ ｐ ｓｏ ｉｇ ＇ｅ ｆ ｃｕｅ ｏ ｉ． ３ Ｅ ｃ ｇａ ｈ ｈ ｗ ｎ ｔ ｒ ｔｒ ｒ ｈ ａ ｆ
ｐ ｅ ｅ ｔｄＷ — ｕｃ ｒ—ｔｓｅ Ｃ ｏｍｐ ｉ ｏｓｔ ｅ
３ 实验 结 果 与 分析
３１ 试 车前 后 Ｗ － ． Ｃａ喉村 材料 的 显撇 组织 图 ２为试 车前 后 Ｗ－ Ｃｕ喉 衬材 料 的金 相组 织 ， 沿 钨颗 粒边 界 分布 的是 铜 及孔 隙。 可 以看 出： （） 前 铜 的体 积分 数 较 多， 孔 洞 很少 ， 试 车 １试车 后 铜 的体 积 分 数 减 少 ， 说 明试 车 后 铜 有 蒸 发 损 失 ， 这就 是 Ｗ － Ｃｕ材 料在 高 温时 所表现 的 发汗 ” 象； 现
４ 试 车 后 喉 颈 径 切 面上 断 口的 Ｓ ＥＭ 照 片
×７０ ０
Ｆ ｇ４ Ｓ ｉ ＥＭ ｃ ｏｇ ａｐ ｈ ｍｉ ｒ ｒ ｈｓ ｏｗｉ ｇ ｔ ｅｆａ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ Ｃ Ｏ Ｓ ｅ ｔｏ ａ ｒ ｆｌ ｐ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎ ｚ ｌ ｎ ｈ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ Ｒ Ｓ —ｓ ｃ ｉ ｎ ｌ ｏ ｉ ｏｆ ｏｓ—ｔｓ ｏ ｚｅ ｐ ｅ ｅ
分 位 析 置ｌ
Ａ ａｙｉｌ内壁 ） ｎｌ ｓ （ ｓ
２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
（ 外壁）
平 均
ｐ ｎＩＩ 。 ｉ ｍｄ ｓｏｌ ｅ （ ）
（ｔ ｅ 。 ０ｓ） ｕｉ Ｍ “ ｄ
Ｃｕ ｆ ０ ６３ ．５５７ ．２５３ １５Ｉ ４ ０ ５７ ５３ ７７２ ７６６ ．５ ０ ９ ６ ． ８ ２
铝将含量
Ｃｏ ｔｎ ｆ ｎｅ ｔ ｏ
喉衬编号
Ｎ ｏ ｚｅ ｚｌ
径 缩率
Ｒａ ｉｌ ｄａ
钨 骨架相对ｆ 量Ｊ 质 密度
Ｒｅａ ｉｅｉａ ￥ｄ ｎ ｉｙ ］ｔ ｌｓ ｅ ｓｔ ｖ ｒ
铜 含量
Ｃａ
钨粉粒度
Ｐａ ｔ ｌ ｓｚ ｆ ｒｉ ｅ ｉｅｏ ｃ
烧 结温度
Ｓ ｎｅ ｉｇ ｉｔｒｎ
后平 均含量 为 ５７ ％， 铜的 损失 率： ． ８
＝ × １０ ＝ ２ ０％ ３％
襄２ ９次发动机试车参数
Ｔａ ｌ Ｓｈ ｉｋ ｇ ａ ｅａ ｄｆｂ ｉａ ｎ ａ ａ ｔｒ ｏ ｔｓｅ ｏ ｚｅ ｂｅ ２ ｒｎ ａ ｅｒ ｔ ｎ ａ ｒｃ ｔ ｇｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｆ ｅ ｔｄ ｎ ｚ ｌｓ ｉ
表 １为喉 颈 沿 径切 面的 金 相试 样 在 １０倍 视 场 ５
４ 讨
论
下， 由内壁 至外 壁所 做的铜 含量 的定 量 分析结 果 。
襄 １ 试 车后 喉衬颈部横截面上的铜舍量分布
Ｔａ ｌ Ｄｉｍ＇ｅｉｎｏ Ｃｕｃ ｎｅ ｔ ｎｔｅａ ｂｅ ｌ ｓ ｂ ｔ ｆ ｔｎ ｏ ｏ ０ ｈ ｎ ｆｌ ｆ￣ｓ－ｔｓｅ ∞ 跪 ｌ ％ １ ｍ ｉ ｅｏ ｌ ｔ ｅ ｔｄ Ｏ ｅ 帮 ｃｉａ ｌ ｔ ａ ｎ
压， 铜 可 以 自由蒸发 ， 相 反， 喉衬 的 内 壁和 燃气 接
触 ， 从 图 １可 知 ， 发 动 机 燃 烧 室 的 燃 气 压 力 达 ６Ｍ Ｐ － ７ＭＰ ， 据 资料 Ｊ 压 力 为 ３ＭＰ ａ ａ ， ａ时 ， 铜 的沸 点 为 ３８ ０ ， 因此 即便 燃气 压力 在喉部 减 小至 ０℃
｛） ｎｉｅ ｅｔ ｎ （） ｎｒｌｅｔ ｎ 『） ｔｉｅ ｅｔ ｎ ａ Ｉｓ ｃｉ ｄｓ ｏ ｂ Ｃｅ ｔａｓｃｉ ｏ ｃ Ｏｕｓ ｃｉ ｄｓ ｏ
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・
３ ・ ２
稀 有 金 属 材 料 与 工 程
２ 卷 ６
铜 含量 在卦 壁 最 低， 明 喉衬 外 壁的 “ 汗 果 说 发 效 明显 。 常压 下铜的 沸 点 为 ２ ８ ℃ ，试车 时 整个 喉衬 ０ ５ 很 快 达到 燃气 温度 （ ３０℃ 约 ２０ 由于 外 壁 处 于 常
象， 个别 情 况 这种 收 缩 还较大 ， 重影 响 了发 动 机的 严
２２０ ｏ ℃， 铜 含 量 ７５ ， 钨 骨 架 相 对 ［ 量 ］ 度 ． ％ 质 密 ８ ．％ 。 试 车 后 的 收 缩 率 为 ｌ％ 。 在 喉 部 车 取 试 ２７ ３ 样 ， 做 金 相 组 织 和 定 量 成 分 分 析 。 金 相 试 样 采 用
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第２ 卷 第５ ６ 期
１９ 年 ９７
稀有 金属 材料 与 工程
Ｒ ＡＲ Ｅ Ｍ ＥＴＡＬ ＡＴＥＲＩ Ｌ Ａ ＮＤ ＥＮＧＩ Ｍ Ａ Ｓ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
ＶｏＬ ６ Ｎｏ ５ ２． ｏ ｃｏｂ ｒ ｌ ９７ ｔ ｅ ９
１ 月 ０
１ ％ 铁 氰 化 钾 ＋ ０ 氢 氧 化 钾水 溶 液 腐 刻 ， 并 比较 Ｏ １％
推 力 压 力等 技 术参 数（ １， 为此需 要在 了解 其 原 图 ）
因的基 础上 ， 进 Ｗ— 改 Ｃｕ材 料 的 工 艺 参 数 ， 并 为
试 车和 不经 试 车的 Ｗ－ Ｃｕ材 料 的金 相组织 。 在 ＪＭ ＿ ４０型 扫 描 电 镜 上 观 察 试 车 前 后 ｓ ＿０ ６ Ｗ－ Ｃｕ材 料 的 断 口组 织 ， 并定 量 分 析 由喉 衬 内壁 至 外 壁 的铜含 量 变化情 况 。
（） ｒ一ｅｔｄ ａ Ｐ ￡ ｔｓ ｅ ） ｏ ｔ ｔ ｔｄ Ｐ ｓ— ｅ ｅ ｓ
３ 试 车后 Ｗ— 喉 衬材 料的 断 口形 貌 ． ２ Ｃｕ
由试车前 Ｗ— Ｃｕ材 料 断 口的 Ｓ ＥＭ 照 片 （ ３ 图 ）
可以看 出：
（） 车 前 ｗ ＿ １试 ＣＵ材 料 基 本 沿 晶 断 裂 ， 而 试 车 后 发 现 较 多 的 解 理 断 裂 （ ４， 说 明 试 车 后 ｗ — 图 ） ＣＵ 材 料 的钨 颗 粒 问结台 增 强 ， 发 动机 点火 造 成 的 高 温
Ａｌ ｏ ｄ ｒ ｗ ｅ ｌ ￣
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