本文采用真空熱壓燒結(jié)法成功制備出接近致密性的Fe-Ni/Zr2P2WO12 復(fù)合材料。利用X 射線衍射、掃描電鏡及熱膨脹系數(shù)測試儀研究并討論了復(fù)合材料的相結(jié)構(gòu)、表面形貌及熱膨脹性能，采用阿基米德原理計(jì)算了復(fù)合材料的致密度。結(jié)果表明：采用真空熱壓燒結(jié)法可制備出Fe-Ni/Zr2P2WO12 復(fù)合材料；其平均線膨脹系數(shù)在不同溫度區(qū)間內(nèi)均隨復(fù)合材料中Zr2P2WO12 百分含量的增加而降低；復(fù)合材料的密度隨Zr2P2WO12 含量增加而降低，但致密度均達(dá)到了90%以上。

　　鐵鎳合金是一種重要的合金工程材料，當(dāng)鎳的含量約為36%，鐵的含量約為64%時(shí)稱為因瓦合金。因瓦合金具有較低的熱膨脹系數(shù)，因而被廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星、顯像管、顯示器蔭罩、電子元件的封裝等。鐵鎳基復(fù)合材料應(yīng)用于表面鍍層時(shí)，要求其具有較低的熱膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性。致密度是影響材料導(dǎo)熱性的一個(gè)重要的因素，對(duì)于采用粉末冶金法制備的燒結(jié)體來說，致密度幾乎是制約材料熱導(dǎo)率的一個(gè)關(guān)鍵因素。Zr2P2WO12 (以下記做ZWP)是一種負(fù)熱膨脹材料，在室溫到1073K 溫度范圍內(nèi)具有-5×10-6 K-1 的熱膨脹系數(shù)，因而本文采用真空熱壓燒結(jié)法，通過添加負(fù)熱膨脹材料ZWP 得到的復(fù)合材料不僅能降低其熱膨脹系數(shù)，還能保證復(fù)合材料具有良好的致密性。

　　對(duì)于一些比較難熔的金屬或陶瓷粉末的燒結(jié)，一般采用有壓燒結(jié)和無壓燒結(jié)兩種燒結(jié)方式。對(duì)于無壓燒結(jié)來說其致密性存在一定的缺陷。而有壓燒結(jié)的燒結(jié)方式主要有三種方式：熱等靜壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)及氣壓燒結(jié)。熱等靜壓燒結(jié)和氣壓燒結(jié)由于自身以及生產(chǎn)成本的昂貴等原因限制了其應(yīng)用。真空熱壓燒結(jié)法為材料的制備提供了較高的真空度，能夠進(jìn)一步有效的降低材料的燒結(jié)溫度，并能高效的排出小氣孔中的氣體，從而有利于提高材料的致密度。本文采用真空熱壓燒結(jié)工藝制備了不同ZWP 百分含量的Fe-Ni/ZWP 復(fù)合材料。

　　1、實(shí)驗(yàn)

　　1.1、Fe-Ni/ZWP 復(fù)合材料的制備

　　采用機(jī)械合金化法(MA)制備鐵鎳合金。其優(yōu)點(diǎn)是：在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)合金化，可以不經(jīng)過氣相、液相，不受物質(zhì)的蒸氣壓、熔點(diǎn)等物理因素的影響，避開了復(fù)雜的凝固過程，使得熔點(diǎn)相距很大的2 種金屬形成合金，并且這種工藝簡單易行、成本低。復(fù)合材料的基體采用粒度小于200 目的鐵粉( 純度99.5%) 和鎳粉( 純度99.9%)為原料, 將Fe 粉與Ni 粉按64 ∶36 的重量比配制, 混合好的粉末放入行星球磨機(jī)中加乙醇濕混，轉(zhuǎn)速為200 r/min，時(shí)間為10 h，得到鐵鎳合金。

　　真空熱壓燒結(jié)將粉末脫氣、壓制和燒結(jié)三個(gè)工序一次完成，與冷壓燒結(jié)技術(shù)相比可在較低壓力和溫度下迅速獲得較高的材料密度和結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)可得到細(xì)晶粒的致密材料。真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為真空冶金具有能量消耗低，工藝簡單等優(yōu)良的特點(diǎn)而被廣泛的關(guān)注。本研究將鐵鎳合金粉與ZWP 粉末充分混合后放入到石墨模具中，ZWP 的質(zhì)量含量分別為0、20%、30%、40%，再將石墨模具放入到真空熱壓燒結(jié)爐燒結(jié)(真空度為10^-4 Pa，溫度1000 ℃，壓力25 MPa，保溫4h)，最后得到直徑15 mm、厚度4 mm 的樣品。

　　1.2、性能測試及表征

　　使用Bruker D8 Advance 型X 射線衍射儀進(jìn)行物相分析(Cu 靶，Kα 線，波長1.5406A觷，管流740 mA，管壓40 KV)；使用德國L76 膨脹儀測試復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)，標(biāo)樣為Al2O3，升溫速率和降溫速率為5 K/min； 使用JSM-6700F/INCAENERGY(日本電子)型掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料的組織形貌；利用阿基米德原理，采用“排水法”計(jì)算復(fù)合材料的密度。

　　3、結(jié)論

　　(1)真空熱壓燒結(jié)可以得到Fe-Ni/ZWP 復(fù)合材料；

　　(2)復(fù)合材料的致密度隨著ZWP 含量的增加而降低，但真空熱壓燒結(jié)得到復(fù)合材料的致密度都在90%以上。

　　(3)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)隨ZWP 百分含量的增加而降低；

　　(4)復(fù)合材料的致密度對(duì)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)有一定的影響。