超声喷雾热解-氢还原制备钨镍纳米颗粒的无压烧结研究

超声喷雾热解-氢还原制备钨镍纳米颗粒的无压烧结研究 | 上海瀚翎

本文以超声喷雾热解联合氢还原工艺制备的钨镍纳米粉体为研究对象，系统探究了均匀粉体混合料的制备工艺，以及烧结后钨镍复合材料（钨含量99.6%、镍含量0.4%）的组织结构与性能特征。为优化钨镍粉体制备工艺，研究同步对比了超声喷雾热解法与聚合物添加剂溶液法两种粉体合成路径，通过分析不同工艺粉体烧结后的微观组织形貌与力学性能差异，明确了两种制备方式的优劣与适配性，为高性能细晶钨镍复合材料的制备提供了工艺参考。

在1400℃无压烧结工艺条件下，两种不同路径制备的钨镍粉体展现出明显的性能差异。其中，超声喷雾热解法制备的钨镍粉体烧结成型后，材料致密度可达97.6%，显微硬度达到4.02GPa，两项核心性能指标均显著优于聚合物添加剂溶液法制备的烧结试样。这一结果充分验证了超声喷雾热解工艺在提升钨镍复合材料烧结性能、力学性能方面的积极作用。

通过X射线光电子能谱（XPS）表征分析，进一步揭示了材料性能提升的内在机理。粉体中以氢氧化镍形式存在的镍元素，在高温烧结过程中会部分固溶至钨基体内部，形成钨镍合金相结构。这种原位合金化反应有效填补了粉体颗粒间的孔隙，大幅提升了烧结体的致密度。与此同时，超声喷雾热解工艺带来的钨晶粒细化效果，产生了显著的细晶强化效应，晶粒尺寸的减小有效阻碍了位错运动，大幅提升了复合材料的硬度与结构稳定性。

综上，超声喷雾热解联合氢还原工艺可高效制备组分均匀、晶粒细化的钨镍纳米复合粉体，均匀的粉体结构保障了烧结体的高致密度，而细化的钨晶粒则是材料高硬度的核心诱因。该工艺有效弥补了传统制备工艺的短板，为低镍含量、高性能钨基复合材料的无压烧结制备提供了高效、可行的技术方案，具备良好的工程应用与科研推广价值。

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