相對密度是衡量鎢銅合金性能最重要的指標(biāo)之一,其值為實測密度與理論密度之比,可準(zhǔn)確反應(yīng)特定成分合金的緻密程度。在某種意義上,該密度也反映了合金內(nèi)部孔洞等缺陷的多少,直接影響到合金的硬度、組織均勻性、抗拉強度等多方面性能。雖然理想合金的相對密度應(yīng)為100%,但是在實際生產(chǎn)中由於各種因素的影響,其不可能達(dá)到理想值。當(dāng)前,較為理想的銅鎢合金相對密度應(yīng)不低於97%。那影響合金緻密度的因素有哪些?
(1)原料成分:粉末中的含氧量實際上是反應(yīng)粉末中氧化物的多少,而氧化物是一種鹽,其性質(zhì)與金屬單質(zhì)截然不同,因此金屬單質(zhì)對氧化物鹽基本沒有浸潤性,進(jìn)而不利於產(chǎn)品緻密化。
(2)表面氧化物:一是壓制成形過程中,由於氧化物的彈性模量較高,粉末難以產(chǎn)生塑性変形,進(jìn)而使成形毛坯的相對密度下降;二是在燒結(jié)過程中,沒有充分還原的粉末不能提供燒結(jié)收縮所需要的收縮力,同時產(chǎn)生水蒸氣,而這兩者均對產(chǎn)品的緻密化產(chǎn)生不利影響。
(3)純度高及含氧量低是保證鎢粉具有良好浸潤性,從而達(dá)到良好滲銅效果的前提。鎢粉的含氧量增加使鎢和銅液之間的浸潤角增大,浸潤性變差,當(dāng)含氧量大於0.5%時,浸銅式樣將出現(xiàn)嚴(yán)重夾心現(xiàn)象,滲銅區(qū)局限於表面層,一般鎢粉含氧量不能大於0.2%。含氧高的鎢粉、銅粉在使用前須進(jìn)行氫氣還原處理。通常鎢粉可選擇在600—900°C溫度下還原,而銅粉則可選擇在300°C溫度下還原,由於銅粉的熔點低,其還原溫度最好不要超過500°C,否則容易引起銅的固相燒結(jié)。
(4)鎢粉的粒徑不同,粉末之間的搭橋效應(yīng)與接觸面的不同,導(dǎo)致壓制至相同密度時所需的壓力也不同。粗顆粒鎢粉較細(xì)顆粒鎢粉更容易壓制。在相同燒結(jié)溫度下,細(xì)粉多孔鎢的孔隙度較粗粉多孔鎢的小,因為在燒結(jié)過程中,自由能隨著粉末力度的減小而增大,而自由能越大越有利於燒結(jié)的進(jìn)行,即細(xì)粉更容易緻密化。