钨基高密度合金热处理力学性能研究
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金制备技术研究现状高性能钨合金具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、汽车、电子、化工等领域。
在当前高新技术的发展中，提高钨合金制备工艺的效率和质量已成为关键问题。
本文总结了高性能钨合金制备技术的研究现状，探讨了其存在的问题和发展趋势。
高性能钨合金的制备方法主要包括粉末冶金、物理气相沉积、化学气相沉积、扩散焊接、热等静压、等离子喷涂等几种。
粉末冶金是一种常见的制备方法，它具有加工性能好、易控制等优点。
但是，粉末冶金钨合金的烧结过程存在高温、高压和氧化等问题，容易造成钨粒度的增大和裂纹的产生，进而影响钨合金的性能。
为了解决这些问题，研究者采用添加稀土元素、碳化物和氧化物等方法，改善钨合金烧结过程。
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）是目前研究中的热点。
物理气相沉积方法具有覆盖范围广、沉积速度快、几何形状多等优点。
但是，PVD方法不能覆盖靠近壁面的细小结构，而且容易发生气体分解导致厚度分布不均匀的问题。
CVD方法能够解决PVD方法的问题，但是其制备过程复杂，需要较高的加热温度和反应时间，且需使用高昂的精密仪器和设备来监测和控制反应。
扩散焊接是一种利用化学反应强制促进扩散形成铁素体体系和其他相的方法，具有成型简单、高效节能等优点。
但是，扩散焊接钨合金存在杂相、粗晶和组织不均匀等问题，易导致材料失效或变形。
热等静压（SHS）是一种利用自产生能量的化学反应，在高温条件下在粉末中形成热塑性复合材料的方法。
SHS技术具有高密度、无氧化、成分均匀、无显微裂纹等优点。
但是，SHS方法需要较长的时间和高温条件，经常受到气氛污染的影响，且容易产生非均匀的致密度和过量残余化学物质等问题。
等离子喷涂是一种高技术的涂覆方法，可在基材上形成致密、高硬度和耐磨损的陶瓷涂层，适用于制备钨合金外层涂层。
但是，等离子喷涂还存在制备成本高、容易损坏喷涂设备等问题。
在高性能钨合金制备方面，还面临一些基础问题，如控制材料性能、优化微观结构等。
W-Ni-Fe系高密度合金力学性能的研究
摘要钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了广泛的应用。
本文采用光学显微镜、扫描电镜、ｘ—ｒａｙ衍射、室温拉伸和室温冲击等手段，系统地研究了合金成分、烧结方式、热处理对钨基高密度合金力学性能的影响。
试验结果表明，氢气烧结态合金的拉伸强度随着ｗ含量由９０％（质量百分比，下同）增加到９５％时有所提高，而当ｗ含量进一步提高时，合金的拉伸强度略有降低。
伸长率和冲击韧度随着ｗ含量由９０％增至９７％时逐步减小。
添加Ｒｅ对钨基高密度合金力学性能有显著的影响，当Ｒｅ含量为０．５％时，合金的伸长率和冲击韧度略有降低，但抗拉强度有较大幅度的提高，Ｒｅ含量继续增加时，尽管合金的强度有所提高，但合金的伸长率和冲击韧度降低幅度较大。
真空烧结不仅能避免氢气烧结时所引起的氢脆现象，而且可以改善液相对固相的润湿性，因此真空烧结态合金的力学性能高于氢气烧结态合金；真空／压力烧结能较大幅度地改善合金的力学性能，这主要是因为真空／压力烧结不仅能避免氢气烧结时所引起的氢脆现象，而且能有效地减少和消除合金中的孔隙。
钨基高密度合金热处理实验证实，真空退火、固溶淬火对钨基高密度合金力学性能有显著的影响。
真空退火能有效地提高合金的力学性能，这是由于真空退火能减少氢气烧结态合金中的氢脆，并且使镍和铁在钨中的扩散层增厚，界面结合力提高；合金经固溶淬火后在钨一钨界面出现一种类似于基体相的韧性相，从而提高了界面结合强度，合金力学性能显著提高；经固溶淬火后，Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３和９／１的合金其拉伸强度和冲击韧度同时得到提高，且Ｎｉ／Ｆｅ比为９／ｌ的合金较Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３的合金性能提高更为显著，这是由于抑制了Ｂ相（ＷＮｉ４）在钨颗粒与粘结相的晃面上及粘结相中析出。
关键词：高密度合金，成分，烧结，热处理，性能ＡＢＳＴＲＡＣＴＥｘｔｅｎｓｉＶｅｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｂｅｅｎｃ秭ｅｄｏｕｔｏｎＴｈＩ玛ｓｔｅｎ＿ｂａｓｅｄｈｅａＶｙａｌｌｏｙｓ（ｗＨＡｓ）ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔ圭ｌｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓａｎｄｈｉ曲ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，Ⅱｌｅｅｆｒｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｉｍｅｒｉｎｇｍｅｔｌｌｏｄｓａ芏１ｄｈｅａｔ—ｔｒｅａ恤ｅｎｔｓｏｎ也ｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓｗｅｒｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｌｌｓｏｆｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃ叩ｙ，ｓｃ锄ｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ｓＥＭ），ｘ—ｒａｙｄｉｆｈ．ａｃｔｉｏｎ（ｘＲＤ），ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ，ａｎｄｉｍｐａｃｔｔｅｓｔ．Ｔ１１ｒｏｕ曲ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔ１１ｅｅｆ！Ｅ．ｅｃｔｏｆＷｃｏｎｔｅｍｏｎｔｌｌｅｍｅｃｈａ工ｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆｗＨＡｓｓｉＩｌｔｅｒｅｄｉｌｌｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈＷｃｏｎｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｉｌｌｇ舶ｍ９０％（ｗｅｉｇｈｔ曲ｃｔｉｏｎ）ｉｔｓ缸ｔｌｌｅｒｉｎｃｒｅａｓｅ．Ａｎｄ吐ｌｅｔｏ９５％ａｎｄｍｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｌｏｗｌｙｗｉｔｈＷｃｏｎｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａ１１ｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｌｌｆｒｏｍ９０％ｔｏ９７％．Ｔ１１ｒｏｕｇｌｌａｄｄｉｎｇＯ．５～１．５％ＲｅｉｎＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｍｏｆｗＨＡｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｃｏｎｓｉｄｅｍｂｌｙａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｍｅｓｌｏｗｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｎｄｉＩｎｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓ州ｍＲｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｏＯ．５％ａＩｌｄⅡ１ｅｔｅｎｓｉｌｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａ１１ｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｌｌｌｌｅｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｒａｐｉｄｌｙａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｍｅｍｒ山ｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓ仃ｅｎ垂ｈｗｉｔｌｌＲｅｃｏｎｔｅｎｔｉｎｃｒｅａＳｉｎｇ疗ｏｍＯ．５％ｔｏ１．５％．ｓｎｅｒｅｄｉｎＢｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｍｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓＶａｃｕｕｍｗｉｔｌｌｔ１１０ｓｅｓｉｎｔｅｒｅｄｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎ，ｉｔｉｓｆｂｕｎｄｔｌｌａｔＶａｃｕｕｍｓ协ｔｅｒｉｎｇｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＨＡｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｍｅ、ｖｅｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒＮｉ—Ｆｅｂｉｌｌｄｐｈａｓｅｄｕｒｉｎｇｓｉｍｅｒｉｎｇ．ＢｙｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｍｅｅｆｒｅｃｔｏｆｖａｃｕｕｍ／ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｍｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒ叩ｅｍｅｓｏｆＷＨＡｓａｒｅｉｒｎｐｍｖｅｄｂｙＶａｃｕｌｌＩＩ昨ｒｅｓｓｕｒｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｌｌｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｂｒｉｔｃｌｅｎｅｓｓａｎｄｔｌｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｃａｖｉｔｉｅｓ．ｍｅｃｈ砌ｃａｌＢｙｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｍｅｅ矗ｂｃｔｏｆｖａｃｕｕｍａｎｎｅａｌｉｎｇｏｎ也ｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｆ．ｏｕｎｄｔｌｌａｔｖａｃｕｕｍａ１１ｎｅａｌｉｒ培ｌｅａｄｓｔｏ廿ｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅ８ｂｅｃａｕｓｅｏｆｍｅｅｌｉｍｉｎａ：ｔｉｏｎｏｆｈｙ曲ｏｇｅｎｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄ仕Ｉｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｍｅｄｉｆｍｓｉｏｎｌａｙｅｒ．Ｔｈｒｏｕ班ｉｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｒ培ｍｅｅｆｒｅｃｔｏｆｓｏｌｉｄ—ｓｏｌｕｔｉｏ—、Ⅳａｔｅｒ．ｑｕｅｎｃｈｏｎｔｌｌｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｍｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｌｌａｔｔｌｌｅｍｅｃｈａｌｌｉｃａｌｐｒｏｐｅｎｉｅｓｏｆＷＨＡｓａｒｅｉｍｐｒｏＶｅｄｂｙｓｏｌｉｄ－ｓｏｌｕｔｉｏｎ／ｗａｔｅｒ－ｑｕｅｎｃｈｂｅｃａｕｓｅｏｆ也ｅａｐｐｅａｒａｌｌｃｅｏｆｎｅｗｐｈａｓｅ．Ａｎｄｉｔｉｓａｌｓｏｆｏｕｎｄｍａｔｕｎｄｅｒｓｏｌｉｄ－ｓｏｌｍｉｏｎ／ｗａｔｅｒ＿ｑｕｅｎｃｈｓｔａｔｅｍｅｂｅｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｉｃｋｅｌｔｏｉｒｏｎｍｏｖｅｄｆ｝ｏｍ７／３ｔｏｌ９／１ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｈｅａｔ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｅ腧ｃｔｉＶｅｔｏｉ１１ｔｌｉｂｉｔ出ｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｗＮｉ４．ＫＥＹＷｏＩｍＳ：Ｔｕｎｇｓｔｅｎ－ｂａｓｅｄｈｅａｖｙａｌｌｏｙｓ（ｗＨＡｓ），ＣｏＩｎｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，Ｈｅａｔ—ｔｒｅａ廿ｎｅｎｔ，ｐｒｏｐｅｎｉｅｓ原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
高比重钨合金力学性能影响因素分析
高比重钨合金力学性能影响因素分析1引言液相烧结理论是架起烧结工艺条件与烧结体微观结构参数、各相性质之间桥梁的重要手段<1～3> 。
液相烧结(LPS)是粉末冶金中用以获得高致密化颗粒增韧材料非常经济、有效的方法之一,比如碳化钨、青铜,不锈钢的烧结等。
由于不同液相量及烧结条件下液相的毛细力和传输率的影响不同,将导致固相扩散运动的不同,最终导致烧结体微结构随液相量及烧结条件的变化而改变。
如颗粒的平均直径随着烧结时间的增加而增加;烧结温度的增加会减小二面角;界面比随着钨的体积百分比增加而增加等。
细观力学的一个重要任务就是要架起微观结构参数、各相性质与复合材料宏观有效性质之间的桥梁<4 > 。
用微观结构参数描述复合材料内部微结构特征,如夹杂(颗粒、空洞、纤维、裂纹)的形状、几何尺寸等,这里的对象主要是颗粒。
由细观力学建立复合材料各相的性质和微结构参数的关联,实现复合材料的设计和优化。
本文主要目的是通过烧结理论和细观力学这两块基石搭起烧结和复合材料力学性能之间的桥梁,为不同要求的材料的制备确定合理、经济、较为优化的工艺,为不同工艺下材料的力学性能提供预测。
本文还利用上述理论对实验中两种典型液相烧结的高比重钨合金从不同角度进行了定性和定量解释。
2理论模型2 1烧结理论Ostwald生长模型是很多液相烧结晶粒粗化或生长模型的基础,但仅仅适用于增强相稀疏的情况。
虽又经许多理论修正,固相的体积百分比仍然在 5 0 %左右<5,6 > ,表达式一般为G3=G30 +Kt (1)G为颗粒大小,G0 为初始大小,K为受温度影响的生长率。
German<7> 在前人的基础上,给出了适合更高体积百分比(>70 % )的新的颗粒生长率的确定方法。
在烧结过程中伴随晶粒生长过程的还有液相向固相扩散的过程,在烧结体颗粒中基体含量也受到烧结条件的影响,基体向固相的扩散系数与温度的关系为D =D0 exp - ΔG+RT (2 )其中D0 为指数系数,R为气体常数,ΔG+ 为扩散活化能。
钨基高比重合金
钨基高比重合金钨基高比重合金，也称钨的高比重合金，是一种使用钨作为主要合金元素制成的合金材料。
与其他金属相比，钨的密度非常高，为19.25 g/cm³，是铁的1.7倍，铜的2.5倍，黄铜的3.5倍，以及钛的1.5倍。
因此，钨基高比重合金具有非常重要的应用价值。
本文将介绍钨基高比重合金的特点、制备方法以及应用。
一、特点1.高比重：钨基高比重合金具有非常高的密度，因此可以用于制造重量轻、尺寸小的零部件。
2.高硬度：钨基高比重合金的硬度非常高，在高温、高压、高速等恶劣工况下可以保持较好的硬度和强度。
4.耐腐蚀性好：钨基高比重合金具有较好的耐腐蚀性能，可以应用于化学工程、海洋工程等领域。
5.稳定性高：钨基高比重合金的化学性质稳定，容易加工成各种形状。
6.导热性好：钨基高比重合金的热导率较高，可以应用于高温导热材料等领域。
二、制备方法钨基高比重合金的制备方法主要有以下几种：1.粉末冶金法：将钨和其他合金元素粉末混合，通过压制、烧结等工艺制成钨基高比重合金。
2.化学还原法：将金属化合物还原成元素，制成钨基高比重合金。
3.真空熔炼法：将合金元素加入真空熔炼炉中，加热熔化、冷却凝固，制成钨基高比重合金。
三、应用钨基高比重合金的应用非常广泛，主要包括以下领域：1.航空航天：钨基高比重合金常用于制造发动机部件、火箭发射器、导弹等。
2.化学工程：钨基高比重合金可以应用于化学反应器、管道、泵等部件。
3.医学领域：钨基高比重合金可以应用于放射治疗、核磁共振等医学设备。
4.摩擦材料：钨基高比重合金具有非常好的耐磨性能，可以应用于制造摩擦材料。
综上所述，钨基高比重合金具有非常重要的应用价值，其特点、制备方法以及应用领域也非常丰富。
随着科技的发展和应用范围的扩大，相信钨基高比重合金将会得到更广泛的应用。
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金是一种具有优异综合力学性能的材料，广泛应用于航空航天、军事装备、电子通信、核能工程等领域。
本文将介绍高性能钨合金制备技术的研究现状。
目前，高性能钨合金制备技术主要包括粉末冶金法、熔炼法和化学气相沉积法等。
粉末冶金法是制备高性能钨合金的主要方法之一。
该方法通过粉末的混合、压制、烘
烤和烧结等步骤，实现钨合金的制备。
粉末冶金法具有制备成本低、制备工艺简单、生产
效率高等优点，适用于大规模生产。
该方法存在一些问题，如晶粒长大、相分离、气孔等
缺陷，影响了材料的性能。
化学气相沉积法是近年来发展起来的一种新型制备高性能钨合金的方法。
该方法通过
化学反应将钨的前体物质气体转化为固体钨合金薄膜，实现材料的制备。
化学气相沉积法
具有制备过程简单、合金成分均匀等优点，能够获得高纯度、低气孔率的钨合金。
化学气
相沉积法还存在一些问题，如成膜速率低、设备成本高等缺点，限制了其在工业生产中的
应用。
除了上述三种主要方法外，还有一些其他制备高性能钨合金的方法也在研究中。
机械
合金化法、电沉积法、激光熔化法等。
这些方法在制备工艺和材料性能方面都有一定的优
势和局限性。
高性能钨合金制备技术研究目前主要集中在粉末冶金法、熔炼法和化学气相沉积法等
方法上。
随着科学技术的不断进步，制备工艺和设备也将不断改进，使高性能钨合金在各
个领域有更广泛的应用前景。
97钨合金力学性能研究
第26卷 第6期2003年 11月 兵器材料科学与工程ORDNANCE M ATE RIAL S CIENC E AND ENGINEERING Vol.26 No.6 Nov. 2003 97钨合金力学性能研究 马红磊,胡更开,李树奎(北京理工大学理学院力学系,北京100081)摘 要:利用扫描电镜和Hopkinson型试验装置,对97钨的显微组织、断裂方式、及准静态和动态力学性能进行了研究。
结果表明,97钨是具有较大压拉比的敏感材料,又是同时具有压缩韧性和拉伸脆性解理断裂的特殊材料。
关键词:钨合金;动态力学性能;细观力学中图分类号:T G113.25 文献标识码:A 文章编号:1004—244X(2003)06—0039—03 钨合金一般具有高强度、高密度,良好的导电和导热性,热膨胀系数小,抗氧化、耐腐蚀性强,可进行机械加工、焊接、锻压、热处理等等一系列优异的物理、力学性能优点,在兵器、航空航天、电子信息、能源、冶金、机械加工工业和核工业等领域中有着不可替代的作用,在国民经济中占有重要的地位,受到了世界各国的高度重视,特别是在国防军工中,钨合金是目前对付装甲目标等的主要动能武器弹芯材料。
笔者以含钨质量分数为97%的钨合金为研究对象,从实验上分析它的变形及损伤机理,研究它的动态力学性能,为进一步计算和工程应用提供基础数据。
在此基础上,我们试图从理论上对所观察的结果进行一定的分析。
1 实验方法1.1 实验材料实验所用钨合金是选用Ni、Fe系作为基体,钨质量分数为97%,镍铁比率为7∶3,混料24h,再经过2t等静压、1600℃烧结1h制成柱状胚料,然后由线切割制成所需试样。
图1给出钨质量分数为97%钨镍铁合金原始组织照片,由图像处理分析,平均半径为22.7μm,钨颗粒体积分数94.69%。
1.2 动态实验测试装置分离式Hopkinson压杆装置(SH PB)[1]是材料动态性能研究的重要工具,实验装置如图2所示。
高性能钨合金制备技术研究现状
高性能钨合金制备技术研究现状钨合金是一种重要的高性能材料，具有高熔点、高强度、高硬度、良好的热膨胀性和抗腐蚀性等优异的性能，广泛应用于航空航天、化工、电子、冶金等领域。
随着科学技术的发展和应用领域的不断拓展，对钨合金的性能要求也日益提高，促使人们不断深入研究钨合金的制备技术，力求提高合金的性能，降低生产成本。
本文将从钨合金的研究意义、研究现状、制备技术及发展趋势等方面进行综述，以期为相关领域的研究和开发提供参考。
一、研究意义钨合金是一种重要的结构材料，其具有良好的热物理性能、化学性能和机械性能，被广泛应用于航空航天、电子、冶金等领域。
在航天航空领域，钨合金可用于制造导弹、火箭和飞行器的发动机、航空发动机等高温部件；在核工业中，钨合金也是一种重要的结构材料，用于制造核反应堆的燃料包壳等。
在化工领域，钨合金可用于制造耐高温、耐腐蚀的设备和工具。
当前，钨合金的研究主要集中在提高其力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能，以满足各个领域对材料性能的不断提高的需求。
而钨合金的制备技术就是实现这一目标的关键。
在制备技术方面，目前主要研究包括粉末冶金法、熔融法、化学气相沉积法等多种方法，这些方法在提高钨合金的性能和降低成本方面都具有各自的优点和局限性。
二、研究现状1. 粉末冶金法粉末冶金法是一种常用的钨合金制备方法，主要包括粉末混合、压制和烧结等步骤。
通过粉末混合，可以得到所需成分的均匀混合物；压制过程中，通过一定的压力使混合物形成一定形状的坯料；在烧结过程中，通过一定的温度和时间使坯料变得致密，并最终得到钨合金制品。
目前，粉末冶金法得到了广泛的应用，已经成为制备钨合金的主要方法之一。
其优点是制备过程简单，可以制备出粒度细、成分均匀的合金制品。
粉末冶金制备的钨合金晶粒尺寸偏大，晶粒长大速率快，导致了合金的力学性能不如理论值。
由于钨、镍等金属在混合过程中易发生氧化，影响了合金的性能。
2. 熔融法熔融法是将钨和其他金属原料一同放入熔融炉中，在高温下熔化后冷却得到钨合金坯料的方法。
钨基高密度合金热处理力学性能的研究
空热 处理 等 。 ３ 实验 方法 ３ ． １ 合金原 料
表 ３ — １ 原 材 料 性 能 指 标
原 料 名 称 钨 粉 镍粉 铁粉 制 备 方 法 还原 羰 基 羰基 费 氏粒 度 （ ｕｍ ） ３ ． ２ ６ ２ ． ６ ７ ６ ． ５ 纯度（ ％） ９ ９ ． ９ ９ ９ ． ７ ９ ９ ． ５
能显 著 提 高 。
４ 性能 检测 ４ 。 １ 抗拉 强度 检测
在 Ｌ Ｊ 一 ３ Ｏ ０ ０ Ａ型 机 械 式 拉力 试 验 机 上 进行 抗 拉强 度
测试 ， 拉伸速 率为 １ ｍｍ／ ｍｉ ｎ ， 相应 的应变速率 为 １ ． １ Ｘ １ ０ ≈
［
Ｓ ～ 。抗 拉强 度 ｄ ｂ 为 口ｂ ＝
火热 处理 、 化 学 热 处理 、 氢气 气 氛热 处理 、 形 变 热 处 理 和 真
＾
样 进 行冲 击性 能测试 。 冲击韧 性 ０ （ Ｉ （ ＝
； ｂＮ
（ ４ — ３ ）
式中： Ａ 为 冲击功 ， Ｓ 为试样 截面 积。
５ 热 处理对 Ｗ— Ｎ ｉ — Ｆ ｅ系合 金 力学性 能 的影响
金 热 处理 实验 证 实 ， 真空退火、 固溶 淬火 对钨 基 高 密 度 合金 力 学 性 能 有 显 著 的影 响。 真 空退 火 能有 效 地 提 高 合 金 的力 学 性 能 ， 这 是 由于 真 空退 火 能减 少 氢 气 烧 结 态 合 金 中 的 氢脆 ，并 且 使 镍 和 铁在 钨 中 的扩 散层增厚 ， 界面结合力提高 ， 从 而 提 高 了界 面 结 合 强 度 ， 合 金 力 学 性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钨基高密度合金热处理力学性能的研究
摘要：钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了广泛的应用。
本文采用扫描电镜、室温拉伸和室温冲击等手段，系统地研究了热处理对钨基高密度合金力学性能的影响。
钨基高密度合金热处理实验证实，真空退火、固溶淬火对钨基高密度合金力学性能有显著的影响。
真空退火能有效地提高合金的力学性能，这是由于真空退火能减少氢气烧结态合金中的氢脆，并且使镍和铁在钨中的扩散层增厚，界面结合力提高，从而提高了界面结合强度，合金力学性能显著提高。
关键词：高密度合金热处理性能
1 绪论
高密度钨合金是一类以钨为基，并添加有ni、fe、mn、co等元素的合金，其密度高达16.5～19.0g/cm3。
高密度钨合金不仅密度大，而且还具有一系列优异的性能，例如强度高、硬度高、延性好、机械加工性能好、热膨胀系数小、导热系数大、抗氧化和抗腐蚀性能好、可焊性好等。
这些优异的性能使其在尖端科技领域、军事和民用工业中得到了广泛的应用。
2 钨基高密度合金的研究现状
钨基高密度合金是由基体相和粘接相形成的两相组织合金。
钨合金必须具有一个良好的微观组织才可以提高其韧性和强度，我们主要通过热处理来构建其围观组织。
现阶段，国内常用的热处理技术包括循环热处理、固溶淬火热处理、化学热处理、氩气气氛热处理、
形变热处理和真空热处理等。
3 实验方法
3.1 合金原料
■
3.2 钨基高密度合金的制备
制备钨基高密度合金，其制备工艺过程如下所述：
①合金成分设计及配料：参照各项研究内容科学设计合金成分。
②混料：以设定的合金成分的化学配比，采用钨粉、镍粉、铁粉进行配比后，在钢质v型混料机中进行混料，混料用球为硬质合金球，球料比为1：1，球磨时间为8小时。
③捏合：将混好的料放入捏合机，捏合温度为100-
120℃，捏合时间为30分钟。
④降温过筛：将捏合完的料置于温度为25℃的空调房内，温度达到室温后，过40目筛。
⑤成形：本实验采用普通模压成形，压制方式为单向阴模浮动压制。
⑥脱脂：脱脂在氮气罩式脱脂炉内进行。
⑦氢气烧结：对照实验内容采用相应的烧结工艺。
⑧热处理：分别做真空退火和固溶淬火处理，具体热处理工艺将在以后各章节中详细阐述。
⑨监测、分析。
4 性能检测
4.1 抗拉强度检测
在lj-3000a型机械式拉力试验机上进行抗拉强度测试，拉伸速率为1mm/min，相应的应变速率为1.1×10-3
s-1。
抗拉强度σb为σb=■（4-1）
式中：f为断裂载荷，s为试样截面积。
4.2 伸长率检测
借助抗拉试样进行合金延性测试，其室温伸长率σ为σ=■×100%（4-2）
式中：l为试样断后长度，l■为试样断前长度。
4.3 冲击韧性检测
在摆锤式冲击实验机上借助10×10×55无缺口试样进行冲击性能测试。
冲击韧性αk=■（4-3）
式中：a■为冲击功，sn为试样截面积。
5 热处理对w-ni-fe系合金力学性能的影响
5.1 真空退火对w-ni-fe系合金力学性能的影响
5.1.1 实验方案
在实验中，以铁粉、镍粉和钨粉为原料，参照表5-1的成分配比来制备合金；通过常规氢气烧结法烧制w-ni-
fe系烧结态合金，制作好后将烧结态合金进行真空退火。
真空退火时升温速率为5℃/min，并于1200℃保温2小时后炉冷，真空度为0.01pa。
5.1.2 实验结果：真空退火态合金力学性能
由表5-1所示实验结果可以看出，经真空退火后合金的抗拉强度、伸长率得到显著提高，冲击韧性无明显变化。
■
5.2 固溶淬火对w-ni-fe系合金力学性能的影响
5.2.1 实验方案
制备合金的原料同上，成分配比参见表5-2。
同样先通过常规氢气烧结法烧制w-ni-fe系烧结态合金，再将烧结态合金进行固溶淬火。
固溶淬火实验是在1200℃充满氩气的温度环境中保温2h再水淬。
5.2.2 实验结果：固溶淬火态合金力学性能
表5-3为固溶淬火态合金的力学性能测量结果。
分析表中内容得知，合金ni/fe比无论设定为7/3还是9/1，固溶淬都能大幅提高其冲击韧性与合金力学性能，但是从性能的优越性方面来比较，
ni/fe比设定为9/1的合金的性能明显优于7/3的合金。
6 结论
①真空退火消除了合金中的氢脆现象，粘结相在钨中的扩散层厚度增加，使界面结合强度大幅提高，因而真空退火有助于改善合金性能。
②合金中钨-钨界面处在固溶淬火后呈现出另一种成分类似于基体的新相——韧性相，使界面结合强度及合金力性能大幅提高。
③经固溶淬火后，ni/fe比为7/3和9/1的合金强度和韧性大大提高，但ni/fe比为9/1时合金的力学性能明显优于ni/fe比为7/3
的合金的力学性能。
参考文献：
[1]张存信，秦丽柏，米文宇，白志国.我国穿甲弹用钨合金研究的最新进展与展望[j].粉末冶金材料科学与工程，2006，6：1-6.
[2]虞觉奇，易文质，陈邦迪等.二元合金状态图集[m].上海：上海科学出版社，1987，10第一版：498.
[3]胡兴军.高密度钨合金在弹用材料中的应用及研究进展[j].稀有金属与硬质合金，2009，9：1-3.。