納米碳化鉭彌散強化鎢塊體材料

鎢是一種難熔金屬（熔點高達3410℃），具有良好的導電性、低的濺射腐蝕速率、較小的熱膨脹係數、低的蒸汽壓及高溫強度等性能，因此，鎢製品被廣泛應用於航空、航太、原子能和高溫領域，如被選為ITER中的面向等離子體材料。

但由於鎢的熔點高，難以通過熔鑄的方法製備，所以大多採取粉末冶金的方法製備塊體材料。但一般的粉末冶金方法製備的鎢塊體材料組織不緻密，在燒結後孔隙率較高，需要鍛軋才能緻密化，而小尺寸鎢塊體材料無法鍛軋。另外，為了提高鎢的再結晶溫度，需要加入彌散強化第二相。面向等離子體材料要求採用低原子序數或（和）高原子序數材料；不能含氧，因此不能用氧化物作為彌散強化相。碳化鉭作為彌散強化相可用於面向等離子體材料，納米碳化物有更好的彌散強化和提高再結晶溫度的效果。

在應用中，製造納米碳化鉭彌散強化鎢塊體材料包括以下步驟：

（1） 通過液相法自製納米碳化鉭粉末，納米TaC的製備工藝為：將TaC_l5和無水乙醇在40~80℃下超聲振盪反應生成乙醇鉭，然後加入納米碳粉在1200~1300℃的真空氣氛下燒結10~40min；

（2） 將上述的一定量納米TaC粉末和商業鎢粉進行球磨混料；

（3）將混合好的粉料裝入自製的聚氯乙烯包套中，在250MPa的壓力下，進行保壓10min的冷等靜壓成型。

（4）將冷等靜壓成型好的坯體裝入石墨模具中，然後將材料坯體和石墨模具一同放到葉臘石包套中，進行超高壓力通電燒結，超高壓力通電燒結的工藝為：燒結壓力為1~10GPa，通電功率為1800~2200W，燒結時間為10~20min。

本製備方法具有操作方便、工藝簡單等特點。所獲得的鎢塊體材料具有高緻密度、高硬度和高的抗彎強度。通過測試，製品的最高相對密度可達到99.48%，最高硬度為923.92HV0.1/10，最高抗彎強度為892MPa。

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