journal article·2023-12

Powder Metallurgy Route to Ultrafine‐Grained Refractory Metals

Lin Zhang, Xingyu Li, Xuanhui Qu, Mingli Qin, Zhongyou Que, Zichen Wei, Chenguang Guo, Xin Lu, Yanhao Dong

Advanced Materials· Volume 35· Issue 50
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Abstract

Abstract Ultrafine‐grained (UFG) refractory metals are promising materials for applications in aerospace, microelectronics, nuclear energy, and many others under extreme environments. Powder metallurgy (PM) allows to produce such materials with well‐controlled chemistry and microstructure at multiple length scales and near‐net shape manufacturing. However, sintering refractory metals to full density while maintaining a fine microstructure is still challenging due to the high sintering temperature and the difficulty to separate the kinetics of densification versus grain growth. Here an overview of the sintering issues, microstructural design rules, and PM practices towards UFG and nanocrystalline refractory metals are sought to be provided. The previous efforts shall be reviewed to address the processing challenges, including the use of fine/nanopowders, second‐phase grain growth inhibitors, and field‐assisted sintering techniques. Recently, pressureless two‐step sintering has been successfully demonstrated in producing dense UFG refractory metals down to ≈300 nm average grain size with a uniform microstructure and this technological breakthrough shall be reviewed. PM progresses in specific materials systems shall be next reviewed, including elementary metals (W and Mo), refractory alloys (W‐Re), refractory high‐entropy alloys, and their composites. Last, future developments and the endeavor towards UFG and nanocrystalline refractory metals with exceptionally uniform microstructure and improved properties are outlined.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced materials and composites · Metal Alloys Wear and Properties · Powder Metallurgy Techniques and Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering Institute for Advanced Materials and Technology University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing School of Materials Science and Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Overseas Expertise Introduction Project for Discipline Innovation

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