【摘 要】
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钨是面向等离子体材料中最具有使用前景的金属,对钨中添加钽,使其合金化改善纯钨的物理性能具备极大的研究价值。本实验通过使用SPS烧结方法从Ta含量、烧结温度、保温时间出发根据合金显微形貌和性能探索出了致密度高、力学性能优秀、组织均匀、热导率高的W-Ta合金的制备工艺。主要结论如下:（1）利用SPS烧结方法研究了在烧结温度1800℃保温5min的工艺下Ta的添加量对W-Ta合金显微组织变化和性能的影响
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钨是面向等离子体材料中最具有使用前景的金属,对钨中添加钽,使其合金化改善纯钨的物理性能具备极大的研究价值。本实验通过使用SPS烧结方法从Ta含量、烧结温度、保温时间出发根据合金显微形貌和性能探索出了致密度高、力学性能优秀、组织均匀、热导率高的W-Ta合金的制备工艺。主要结论如下:（1）利用SPS烧结方法研究了在烧结温度1800℃保温5min的工艺下Ta的添加量对W-Ta合金显微组织变化和性能的影响,并对不同钽含量的烧结试样的致密度、显微硬度、剪切强度、热导率、表面形貌、断口形貌进行分析对比,重点探索钽的含量变化对钨钽合金的影响。随着Ta含量的上升,烧结试样晶格常数变大,晶格畸变程度增加,晶粒逐渐减小。致密度和显微硬度随着Ta含量的上升呈先增加后减小的趋势,在10%Ta处取得最大值,剪切强度随Ta含量上升而上升。除纯W外,其余成分的热导率随测试温度上升而上升,在同一测试温度下,样品热导率呈下降趋势。综合上述,选取W-10Ta作为后续探索烧结工艺的成分;（2）利用SPS烧结方法从烧结温度和保温时间两方面出发探索了W-10Ta的烧结工艺。烧结试样的致密度和显微硬度随烧结温度上升而上升,剪切强度和热导率呈先上升后减小的趋势,均在1800℃时取得最大值。保温时间方面,烧结试样的致密度和显微硬度随保温时间的上升而增加,剪切强度变化不明显。热导率总体呈下降趋势,在10min以后剧烈下降。根据W-10Ta的晶粒统计可知,在1600-1700℃,晶粒长大不明显,在1800-1900℃时,晶粒长大剧烈。计算并拟合得到晶粒长大指数n=2,表示W-10Ta合金在1600-1900℃烧结范围内为晶界扩散型的晶粒长大机制。计算出晶粒生长活化能Q为453.026±34.012 k J mol-1（5min）,470.391±25.652k J mol-1（10min）和473.368±36.161 k J mol-1（15min）。根据各项组织性能的测试结果,烧结温度1800℃,保温时间5 min为最佳烧结工艺。
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