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。

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，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。

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。

５ ． １ 真 空退 火对 Ｗ — Ｎｉ — Ｆ ｅ系合 金力 学性 能 的影 Ⅱ 向 ５ ． １ ． １ 实验 方 案
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

高性能钨合金制备技术研究现状高性能钨合金是一种广泛应用于电子、航空航天、军事等领域的重要材料。

为了提高钨合金材料的性能，并满足不同领域的需求，目前国内外开展了大量的研究工作，涉及到合金成分设计、粉末制备、烧结工艺等方面的技术研究。

下面将对高性能钨合金制备技术的研究现状进行详细介绍。

一、合金成分设计钨合金的基本成分是由钨和其他元素组成，通过合金成分的设计可以调节合金的力学性能、服役性能和热稳定性等。

目前，常用的合金成分设计主要有：1. 钨基合金：通过合适的合金成分设计，可以提高钨合金的塑性和延展性，使之更适用于成形加工等工艺。

2. 钨铜合金：钨铜合金具有良好的导电性和热传导性，常用于制造电接触材料。

二、粉末制备技术粉末制备是高性能钨合金制备过程中的关键环节。

常用的粉末制备技术包括机械合金化、化学气相沉积、物理气相沉积和溅射法等。

1. 机械合金化：机械合金化是将钨和其他合金元素的粉末混合在一起，并进行高能球磨、高能冲击等处理，使其形成均匀的合金粉末。

这种方法可以制备出粒度较小、分散度好的合金粉末。

2. 化学气相沉积：化学气相沉积是通过将金属有机化合物蒸发成气体，然后在适当的条件下，在基片上进行化学反应，从而得到钨合金薄膜或粉末。

这种方法可以制备出高纯度、纳米级的合金材料。

3. 物理气相沉积：物理气相沉积是将纯净的金属蒸发成气体，然后在低压环境下，使金属气体沉积在基片上形成薄膜或粉末。

物理气相沉积方法可以制备出颗粒大小均一、晶粒细小的合金粉末。

4. 溅射法：溅射法是通过将目标材料置于惰性气体环境中，并施加高电压，使金属离子溅射到基片上形成薄膜或粉末。

溅射法可以制备出致密度高、晶粒细小的合金材料。

三、烧结工艺烧结工艺是将钨合金粉末通过加热处理使其熔结成型的工艺。

烧结工艺的目的是提高钨合金材料的致密度、抗热膨胀性和力学性能等。

常用的烧结工艺包括热等静压烧结、真空烧结和等离子烧结等。

1. 热等静压烧结：热等静压烧结是将钨合金粉末放入模具中，施加高压和高温，使其在压力和温度共同作用下烧结成型。

＊
Ｗ－ＴｉＣ
陈宏洋，彭 放，刘平平，王永坤，段文瑞，刘冬琼，杨兴辉，李春霞，贺端威
（四 川 大 学 原 子 与 分 子 物 理 研 究 所 ，四 川 成 都 ６１００６５）
摘要：采用高温高压烧结方法，烧 结 纯 钨 和 ＴｉＣ 颗 粒 弥 散 增 强 Ｗ－ＴｉＣ 合 金 材 料，对 钨 及 Ｗ－ＴｉＣ 合金的烧结致密化行为和力学性能进行了研究。结果表明：在压力为５．０ＧＰａ、温度为 １ ５００ ℃ 的 条 件 下 烧 结 １５ｍｉｎ 可 获 得 良 好 的 烧 结 样 品 ，块 体 钨 的 致 密 度 达 到 ９９．３％ ，硬 度 达 到 ６．４３ＧＰａ；在相同的高温高压烧结条件下，添加质量分数为 １．５％ 的 ＴｉＣ，获 得 的 Ｗ－ＴｉＣ 合 金 致 密 度 达 到 ９９．０％ ，硬 度 达 到 ７．５８ＧＰａ。 极 端 高 压 环 境 不 但 能 抑 制 钨 及 钨 合 金 在 烧 结 过 程 中 的晶粒长大，还能降低烧结温度，提高烧结效率，增 加 烧 结 体 的 致 密 性。 在 此 基 础 上 进 一 步 探
按 ＴｉＣ 的 质 量 分 数 分 别 为 ０、０．５％、１．０％ 和 １．５％称取 Ｗ 粉 和 ＴｉＣ 粉，放 入 ＷＣ 球 磨 罐 中，加 适 量 酒 精 进 行 湿 混 ，球 料 比 为 ５∶１，在 ３００ｒ／ｍｉｎ 的 转速下球磨 ２４ｈ；然 后 取 出 粉 体，待 酒 精 完 全 挥 发 后，放入 真 空 炉 中，以 氢 气 作 为 还 原 气 体，在 ６００ ℃ 的温度下烧结２ｈ，获 得 初 始 样 品；将 初 始 样 品 用 专 用的模具预压成圆柱形，放 入 如 图 ３ 所 示 的 组 装［１４］ 中，利 用 国 产 ＤＳ６×１４ ＭＮ 型 铰 链 式 压 机，采 用 同 步先加压后降温的阶段式方法进行高温高压烧结实

高性能钨合金制备技术研究现状【摘要】高性能钨合金是一种具有优异性能的材料，在航空航天、能源等领域具有重要应用价值。

本文从高性能钨合金的定义与特点出发，介绍了目前高性能钨合金制备技术的概述，分析了传统制备技术的优缺点，总结了近年来的研究进展，并展望了未来的发展方向。

研究表明，钨合金的微观结构和成分对其性能具有重要影响，未来的研究应该着重优化合金配方和制备工艺，以提高钨合金的性能和稳定性。

本文的研究对于推动高性能钨合金的制备技术发展，拓展其应用领域具有重要意义和社会价值。

【关键词】高性能钨合金、制备技术、研究现状、定义、特点、传统技术、优缺点、研究进展、发展方向、总结、展望、社会价值。

1. 引言1.1 研究背景高性能钨合金制备技术是现代金属材料领域的一个重要研究方向。

钨合金具有高硬度、高熔点、优良的耐磨性和抗氧化性能等特点，被广泛应用于航空航天、军工、电子、卫生器材等领域。

随着科技的发展和工业需求的不断增长，对高性能钨合金材料的需求也越来越大。

传统钨合金存在着一些问题，如韧性不足、加工性能差、易断裂等，制约了其在一些领域的应用。

研究人员致力于通过改进合金配方、优化制备工艺以及引入新的制备技术，提高高性能钨合金的性能并拓展其应用领域。

为了更好地了解高性能钨合金制备技术的研究现状，我们有必要对其背景进行深入探讨。

只有了解了研究的历史渊源，我们才能更好地把握当前的研究方向和趋势，为未来的研究工作提供有益的启示。

在这个背景下，本文将对高性能钨合金制备技术的研究现状进行全面、系统的探讨，希望能为相关研究人员提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究意义高性能钨合金是一种重要的工程材料，在航空航天、电子、石油化工等领域具有广泛的应用。

由于其硬度高、抗磨损性好、耐高温性强等优点，被广泛应用于高温、高压和腐蚀环境下的工程中。

研究高性能钨合金制备技术的意义重大。

研究高性能钨合金的制备技术，可以提高其性能和品质。

通过不断优化制备工艺，可以控制合金组织结构，提高材料的力学性能和耐磨性，从而提高材料在恶劣工作条件下的使用寿命。

表 1 70W - 21Ni - 9 Fe 轧制性能
状态 冷轧 冷轧 热轧 (900 ℃)
待轧坯 W 颗粒 尺寸/μm
1 (纵向) 5 (纵向)
1 (横向) 1 (纵向)
5 (横向) 5 (纵向)
变形量 /% 18
50
屈服强度 / MPa
1116 1104
1344 1310
834 860
抗拉强度 / MPa
Research Progress in W2Ni2Fe Tungsten Heavy Alloys by Def ormation Strengthening Processing
Wang Erde ,Yu Yang , Hu Lianxi ,Sun Hongfei (School of Materials Science and Engineering , Harbin Institute of Technology , Harbin 150001 ,China)
其重视 。钨合金的强化 ,主要有添加微量元素 、改善 高速和大的轧制力作用下 ,大的再结晶颗粒能破碎
成分配比 、细化钨颗粒尺寸和改善粘结相化学成分 、 成小晶粒 ,使得微观组织分布较均匀 。
优化 烧 结 工 艺 及 热 处 理 规 范 、大 塑 性 变 形 等 途 径[9～18] 。其中 ,以塑性变形强化的效果最为显著和
(2) 在轧制过程中 ,由于轧制速度极快 ,基本保 证了恒温轧制 ,轧制变形的时间要比旋锻变形的时
实用 ,这是其他工艺方法所难以达到的 。该方法被 间缩短 。
国内外普遍认为是一条制备大长径比 、高强度钨合
(3) 由于轧制过程中钨棒的密度提高 ,且接近理
金穿甲弹弹芯的有效工艺途径 。

近十年高密度钨合金的研究进展传统的高密度钨合金是以钨为基体,添加少量的镍、铁等合金元素用粉末冶金液相烧结法制备而成的。

高密度钨合金具有密度高、强度高、塑性好等优良的力学性能和其他物理性能<1>,在国防军工、航空航天、电子信息、能源、冶金和机械加工等工业领域中具有十分广泛的用途,在国民经济中占有十分重要的地位。

然而,粉末冶金液相烧结方法有其本身的局限性,如烧结产品的坍塌、变形和成分偏析等,再者,日益发展的军事工业也要求高密度合金具有更高的力学性能。

为了克服液相烧结制备合金的这些缺陷,进一步提高合金的力学性能,近十年来,国内外的专家学者从合金的材质、合金的纳米化、合金的烧结、合金的大变形量强化处理等方面作了许多深入细致的研究。

本文仅就其中的某些方面作一些概括和总结,并就高密度合金的发展趋势作出了展望。

1合金的材质高密度钨合金除了WNi Fe和W Ni Cu 等三元素外,还发展了其他三元系,如:W Ni Mn、W Ni Si、W Ni Ti、W Co Ti等,这些三元系中的粘结相可以有效地降低合金的烧结温度<2>。

另外,还发展了四元、五元等多元合金体系,合金元素在其中的作用和强化机理各有不同。

其一,固溶强化。

难熔金属Mo、Ta、Re、Nb 与W互溶,在合金中起固溶强化的作用,可强化钨基体,限制W在粘结相中的溶解,细化晶粒<3>。

例如:Mo部分取代W可以使合金的强度提高到1000MPa以上,但合金的延性下降。

其二,第三相强化。

少量的Al基中间相,如添加Al、Ti第13卷第4期2 003年8月粉末冶金工业POWDERMETALLURGYINDUSTRY Vol.13No.4Aug.2003生成γ(Al、Ti)沉淀硬化相,Ni3Al、Ni2Al3、Fe3Al等Al基中间相,可以降低W 在粘结相中的溶解度,产生晶粒细化,提高合金强度和硬度。

微量稀土氧化物CeO2、ZrO2 、LaO3、ThO2、VO3以及难熔金属碳化物如HfC和硼化物如TiB2在合金中的弥散分布,可实现弥散强化,提高合金的强度<4>。

钨基高温合金材料的组织与性能研究钨基高温合金是一种重要的结构材料，具有优异的高温力学性能和热稳定性。

钨基高温合金材料的组织与性能研究是目前材料科学与工程领域的热点问题之一。

本文将从材料组织、性能及研究方法等方面进行探讨。

1. 钨基高温合金材料的组织钨基高温合金材料的组织主要由基体和相组成。

基体即是钨基合金的主要成分，通常是由钨与其他合金元素（如铌、钼等）共同组成。

相则是指在基体中形成的一种或多种高温稳定的二次相。

相的组成、分布和形貌对材料的力学性能和热稳定性有着重要影响。

2. 钨基高温合金材料的力学性能研究钨基高温合金材料的力学性能包括抗拉强度、屈服强度、断裂韧性等。

其中，抗拉强度是材料在受力作用下抵抗断裂的能力，屈服强度是指材料开始发生塑性变形的抗力，断裂韧性则是材料在断裂过程中吸收能量的能力。

这些性能的研究通常需要通过拉伸试验、冲击试验等手段进行测试。

3. 钨基高温合金材料的热稳定性研究钨基高温合金材料的热稳定性是指在高温环境下材料的微观结构和力学性能的稳定性。

高温环境下，材料容易发生晶界蠕变、相分解等现象，从而导致材料的力学性能下降。

因此，研究钨基高温合金材料的热稳定性对于材料的工程应用具有重要意义。

4. 钨基高温合金材料研究方法钨基高温合金材料的研究通常采用多种方法，包括金相显微镜观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析等。

金相显微镜观察可以用于研究材料的组织结构，扫描电镜观察则可以观察材料的微观形貌。

通过X射线衍射分析，可以得到材料的晶体结构及晶体参数。

此外，还可以利用热稳定性试验、力学性能测试等方法来研究材料的性能。

总之，钨基高温合金材料的组织与性能研究是一个复杂而富有挑战性的课题。

只有深入研究和分析这些问题，才能更好地理解和应用钨基高温合金材料。

通过不断的实验和理论研究，相信在未来的发展中，钨基高温合金材料将会在航空航天、能源等领域发挥重要作用，为人类的进步做出贡献。

钨基高密度合金烧结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，系统地研究了烧结方式对钨基高密度合金力学性能的影响。

试验结果表明，氢气烧结态合金的抗拉强度随着w含量由90%增加到95%时有所提高，而当w含量进一步提高时，合金的抗拉强度略有降低。

伸长率和冲击韧性随着w含量由90%增至97%时逐步减小。

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。

关键词：高密度合金烧结性能1 绪论凭借高密度、高强度的优点，钨基高密度合金在现代工业中得到广泛应用，并且在国防工业中占据着主导性地位。

随着工业化进行的不断加快，人们对钨基高密度合金的性能提出更高要求。

提高钨基高密度合金的综合性能被东欧各国专家学者的普遍关注，通过对钨基高密度合金的应用背景进行研究分析，在对钨基高密度合金研究现状的基础上，阐述了本文写作的目的、意义和内容。

2 研究现状对钨基高密度合金进行烧结，传统的烧结工艺为液相烧结。

通过采用液相烧结对钨基高密度合金进行烧结时，由于烧结温度比较高，导致晶粒长大，并且在烧结时固/液密度存在很大的差别，在重力的影响喜爱引发黏性流动，导致钨晶粒出现聚集，进一步发生严重的坍塌变形。

进行钨基高密度合金烧结时，对性能、组织的均匀性都有较高的要求。

3 实验方法3.1 合金原料。

制备钨基高密度合金的原料，其部分性能指标如下表3-1所示。

■3.2 制作钨基高密度合金。

钨基高密度合金的制备工艺如下：3.2.1 设计合金成分和配料。

根据相应的研究内容对合金成分进行设计。

3.2.2 混料。

合金混料的化学成分配比根据实验设计进行，参照表3-1的原料进行配比后，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。

3.2.3 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。

Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｂｅｊ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｉ ｎ ０ ０ １ Ｃｈｎ ） ｃ ｎ ｌｇ ， ｉ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｂｅ ｉｇ １ ０ ８ ， ｉａ ｉ ｔ ｊ
摘 要 ：采 用 数 值 模 拟 的方 法 对 钨 合 金在 冲 击 载 荷 作 用 下 的动 态 力 学 响应 进 行 了 研 究 。运 用 有 限 元 动 力 分 析 程 序 建 立 了 具 有 典 型 微 观 结 构 钨 合 金 三 维 有 限 元 单 胞 模 型 ， 钨 合 金 在 拉 伸 载 荷 作 用 下 的 动 态 力 学 性 能 进 行 了数 值 模 拟 研 究 ， 析 对 分 了应 变 率 对 其 力 学 性 能 的影 响 ， 出 了不 同应 变 率 条 件 下 单 胞 模 型 的应 力 和 应 变 分 布 云 图 ， 与实 验结 果 对 比 的基 础 上 给 在 验 证 了该 有 限元 模 型 的 可靠 性 。 关 键 词 ：钨 合 金 ； 态 力 学 性 能 ； 观 结 构 ； 值 模 拟 动 微 数
ｌ ａ ｉ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎｓ ｏ ｄ ｎｇｓｗｅ ｅｉ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｂｙ ｎｕ ｒｃ １ｓｍ ｌ ｔｏ ．Ｔｈｅｅ ｆ ｃ ｆｓ ｒ ｉ ａ ｅ ｈｅｍ ｅ ｈａ ｃ ｌｐｒ ｐ— ｆｅ ｔｏ ｔ ａ ｎ ｒ ｔ ｓｏｎ ｔ ｃ ｎｉａ ｏ
ｔ ｎｇｓ ｅ ｌｏ ｓ ｗ ｅ ｅ ｅ ｔ ｂｌｓ ｄ Ｔ ｈ ｙ ｍ ｉ ｅ ｈ ｎｉａ ｒ ｅ ｔｅ ｆｔ ｎｇｓ ｅ ｌｏ ｓ ｕ ｅ ｅ ｉｅ ｕ ｔ ｎ ａ ｌ ｙ ｒ ｓ ａ ｉｈｅ ． ｅ ｄ ｎａ ｃ ｍ ｃ ａ ｃ ｌｐ ｏｐ ｒ ｉ ｓ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｌ ｙ ｎｄ ｒ ｔ ｎｓｌ

高温钨合金材料的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，高温钨合金材料已经成为重要的结构材料之一，其具有高密度、高硬度、高强度、高耐热性、高导热性等优异特性，被广泛应用于航空、航天、核工业、武器装备等领域。

然而，高温钨合金材料的制备与性能研究还存在着各种挑战和问题，本文将从制备工艺、微观结构、力学性能和耐热性能等方面进行探讨。

一、制备工艺高温钨合金材料的制备工艺主要包括粉末冶金、化学气相沉积、电子束物理气相沉积等方法。

其中，粉末冶金法是目前应用最为广泛的一种方法，具有制备成本低、材料纯度高、制备工艺可控等优点。

粉末冶金法的基本流程包括原料粉末的制备、混合、压制、烧结和后处理等环节。

其中，原料的纯度和颗粒度对于材料的质量和性能具有重要影响。

由于高温钨合金材料的熔点较高，产生的热量也较大，因此烧结温度、烧结时间、烧结气氛等因素也十分关键，不当的参数设置可能导致材料的微观结构和力学性能下降，影响材料的应用。

二、微观结构高温钨合金材料的微观结构是影响材料性能的重要因素之一。

通常情况下，高温钨合金材料的微观结构是由钨颗粒和钨合金颗粒两部分组成。

钨合金颗粒包括钨与钛、铬、镍等元素组成的化合物，具有增强材料硬度和强度的作用。

而钨颗粒则是为了减轻材料的重量，降低钨合金颗粒的含量。

此外，高温钨合金材料的微观结构还会受到热处理工艺等因素的影响。

在高温条件下，钨颗粒和钨合金颗粒会发生一定的晶粒长大和与周围颗粒的交互作用，这些变化会影响材料的力学性能和耐热性能。

三、力学性能高温钨合金材料的力学性能是其重要应用性能之一。

通常情况下，高温钨合金材料的力学性能包括硬度、强度、塑性和韧性等指标。

由于高温钨合金材料具有高硬度、高强度等特点，因此可用于制造极端环境下的零件和结构材料。

然而，高温钨合金材料也有其力学性能不足之处，如低韧性、易碎性等问题。

因此，在实际应用中应该针对不同的材料要求进行合理的调整和选择。

四、耐热性能高温钨合金材料的耐热性能也是其重要应用性能之一。