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高性能细晶钨及钨合金的研究进展

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钨 及 钨合 金材 料 具有熔 点 高 、 硬度高、 高温 强 度
好、 热 膨胀 系数 小 、 热 导率 高 、 抗 中子 辐射 能 力强 、 耐 腐 蚀 性 强等 优 点 ， 已成 为武 器 装 备 、 航空航天、 原 子 能等 国防 工业 领域 和微 电子 信 息 、 电气工 程 、 机 械 加
术 以提 高钨 及钨 合 金 的性 能。采 用纳 米 复合技 术 可 制 备 出高烧 结 活性 的纳 米复 合粉 末 ，并 改变合 金 元
化， 已成 为 目前 高性 能 Ｗ— Ｎ ｉ — Ｆ ｅ 合 金 制备 技术 的研
究热 点。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ３ — １ ３ 资助项 目： 国家 科 技 部 重 大 专 项 （ ２ ０ １ ４ Ｇ Ｂ１ １ ５ ０ ０ ０ ） ； 教育部博士点基金 （ ２ ０ １ ３ ０ １ ６ ２ １ ３ ０ ０ ０ ２ ）
１ 纳 米 复合 技 术制 备 细 晶／ 超 细 晶钨 及钨合 金材料
１ ． １ 细晶 Ｗ— Ｎ ｉ － Ｆ ｅ合 金
与传统粗晶钨合金相 比，当钨合金的晶粒细化
后， 合金 具 有非 常复 杂 的界面 结构 ， 大大 增加 了合金 的形变 加工 量 ，从而 在很 大程 度上 提高 合金 的力 学
性、 力学性能及物理性能等方面有了明显提 高。综述 了国内外采用 纳米 复合技术制备细 晶 ｗ— Ｎ ｉ — Ｆ ｅ合金、 细 晶 ｗ— Ｃ ｕ材 料、 高致密细 晶纯钨材料 ， 以及采用微 纳复合技术制备稀土氧化物和碳化物增 强细 晶钨 的研 究进 展， 分析 了 目 前制备过程 中存在 的问题 ， 并进一步展望了高性 能钨及钨合金材料 的发展趋势和应用前景 。
第３ ０卷 第 ２期
２ ０ １ ５年 ４月
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｔｕ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｎ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
中匈鹆案
Ｖ０ １ ． ３ ０， Ｎｏ ． ２ Ａｐｒ ． ２ ０ １ ５
ＤＯＩ ： １ ０— ０ ６ ２ ２ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ９
元 的界面相 容性 ，并最 大 限度 地提 高第 二相 粒子 在 合 金 中弥散 分布 的均 匀性 ， 细 化钨 晶粒 ， 提 高合 金 再 结 晶温 度 ， 提升 高温 性 能等 。为此 ， 本文 论述 了采 用
纳 米 复合技 术或 微纳 复合 技术 制备 细 晶钨及钨 合 金 的研 究 现状 ，并 展望 了高性 能细 晶钨 及 钨合金 的发 展 趋势 和应 用前 景 。
高性 能细 晶钨及钨合金 的研 究进 展
范景 莲 ， 李鹏飞 ， 刘 涛 ， 韩 勇 ， 吕永 齐
（ 中南大学 粉末冶金 国家重点实验室 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要 ： 高性能钨及钨合金是 国防工业和尖端技术领域中的关键材料 ， 新 的制备技术使钨材料在致密 度、 组织均匀
工等尖端 技术领 域具有 不可替 代作用 的关键 材料 ・ ｑ 。 近 年来 ， 随着科 学技 术 的飞速 发 展 ， 钨 及钨 合金 的应 用 领域 日益扩 展 ，同 时也对 其性 能提 出了更 为苛 刻 的要求 ， 例 如在 兵器 领 域 ， 要 求钨 合金 具 有高 强韧 性 的 同时 ，还 要 具有 良好 的超 高速 动 能穿 甲 自锐 和 破 甲射 流 ， 以实现 高 的毁伤 功 能 ； 在 核 聚 变领 域 ， 作 为 聚 变 堆 托克 马克 装置 中 的面 向等 离 子 体 钨材 料 ， 其 工 作温 度 最 高 已达 Ｉ ６ ０ ０ ｏ Ｃ，这就 要 求 必须 具 有 高
性能。 有 研 究表 明 ， 细 晶钨 合金 的最 大抗 拉强度 可达 １ ７ ０ ０ ＭＰ ａ ， 比传 统 钨 合 金 提 高 ３ ０％左 右 ； 另外 ， 钨
的高温 强度 和 高 的再 结 晶温 度 ；在大 规模 集成 电路 微 电子 信 息领 域 ， 要 求 具有 良好 的强 韧 、 非常 细小 均
匀 的组 织 结构和 良好 的导 电导热特 性 。而采用 传 统
方 法制 备 的钨及 钨 合金 由于 致密 度低 、 晶粒粗 大 或 组 织均 匀 性差 等缺 陷 ，难 以满足 尖端 技 术领域 对 高
性 能钨 材料 的需求 。
合 金 晶粒 细 化后 其 动态 力学 性 能得 到 显 著提 高 ， 并
增加 用 作动 能 穿 甲弹 时 的“自锐 化效应 ” 。 因此 ， 细 晶
目前 ， 为 了进一 步提 升钨 及 钨合金 的性能 ， 国内
外 研 究学 者较 多 的采用 纳米 复合 技术 或微 纳 复合 技
钨 合金在 武 器装 备等 领域有 着 广泛 的应用 前景 。纳
米 复 合技 术 能 有 效 实现 Ｗ— Ｎ ｉ — Ｆ ｅ 合 金 的细 晶 强韧
关键 词 ： 高性能钨合金； 细晶； 组织均匀性； 纳米复合技术； 微纳复合技术
中图 分类 号 ： Ｔ Ｆ ８ ４ １
文 献标 识码 ： Ａ
０ 刖
舌
素 的固溶性 和 界面 结构 ，通过 控制 烧 结工 艺或采 用 晶粒抑 制技 术 可制备 出高致密 、组 织均 匀 的细 晶高 性 能钨 及钨 合金 ；采 用微 纳 复合技 术 能改变 不 同组
作者简介 ： 范景莲 （ １ ９ ６ ７ 一 ） ， 女， 湖南澧 县人 ， 教授 ， 博 士生 导师 ， 本刊编委 ， 主要从事高性 能难熔材料方面的研究。
第 ２期
范景莲， 等： 高 性 能 细 晶钨 及 钨 合 金 的研 究 进 展
４ ７
此外 ， 中国是 钨 资源大 国， 在发 展 高性 能细 晶钨 制 品 产 业 方面 有着 得 天独 厚 的资源 优势 ，开展 高性 能细 晶钨 及钨 合金 材 料 的研 究将 引导 钨 由初 级 产 品 向高 附加 值 的钨产 品发展 ， 提 升钨 产业 的 自主创 新 能力 ，

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《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》

《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》

《基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为研究》一、引言随着现代武器技术的不断发展，弹芯材料的选择与性能研究显得尤为重要。

细晶钨合金以其高强度、高硬度及良好的抗冲击性能，成为弹芯材料的理想选择。

在弹芯的服役过程中，其自锐行为对于提高弹道性能和延长使用寿命具有关键作用。

绝热剪切机制作为材料在高应变率、高温度梯度下的重要力学行为，对于理解细晶钨合金弹芯的自锐行为具有重要价值。

本文将围绕这一主题展开深入研究。

二、细晶钨合金弹芯的微观结构与特性细晶钨合金具有优良的物理和机械性能，这主要归因于其精细的晶粒结构。

在弹芯制造过程中，细晶结构能有效提高材料的抗冲击性和能量吸收能力。

此外，钨合金的高硬度使其在高温、高压环境下仍能保持较高的机械性能。

这种材料特性和结构使得细晶钨合金弹芯在高速撞击过程中，具有出色的自锐性能。

三、绝热剪切机制的理论基础绝热剪切是材料在高应变率、高温度梯度下的重要力学行为。

当材料受到快速加载时，局部区域会因剪切变形而产生大量热量，这些热量来不及与外界交换，导致局部温度迅速升高，从而引发材料的剪切失稳和流动。

这种机制在细晶钨合金弹芯的自锐行为中发挥着重要作用。

四、绝热剪切机制在细晶钨合金弹芯自锐行为中的应用在弹芯的服役过程中，由于高速撞击和摩擦，弹芯表面会受到极大的压力和剪切力。

此时，绝热剪切机制开始发挥作用，导致材料局部温度升高和剪切失稳。

这种机制使得材料在剪切过程中产生更多的细小晶粒，从而提高了材料的硬度和强度。

同时，这种自锐行为也有助于提高弹芯的弹道性能和延长使用寿命。

五、实验研究与分析为了深入研究绝热剪切机制在细晶钨合金弹芯自锐行为中的作用，我们进行了系列实验。

通过高速撞击实验和显微观察，我们发现细晶钨合金弹芯在高速撞击过程中确实存在明显的自锐行为。

通过分析绝热剪切过程中的温度、应变率和剪切应变等参数，我们进一步证实了绝热剪切机制在自锐行为中的关键作用。

六、结论与展望本文通过理论分析和实验研究，深入探讨了基于绝热剪切机制的细晶钨合金弹芯自锐行为。

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。

国内钨及钨合金的研发及应用现状

国内钨及钨合金的研发及应用现状

1cs0f5c9f 办公家具
在药型罩中的研究
药型罩具有破碎性好、侵蚀力强、渗透率高
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
等特点，从而要求药型罩材料密度高、延展性好， 以便使射流在侵蚀之前能充分拉长而不断裂。钨 由于具有高熔点（３４００℃）、高密度（１９．３ ｇ／ｃｍ３）、声速（４．０３ｋｍ／ｓ）、良好 的延展性等特点，成为很有应用前景的新型药型 罩材料。
对于钨复合化的研究主要有结构复合、强化 机制复合和组织复合（梯度复合），目前研究较
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
多的主要是用作电极、触点材料、半导体部件的 Ｗ－Ｃｕ复合材料。该材料的成型方法主要是等 静压成型（ＣＩＰ），新改进的工艺方法有： １） 纤维强化法；（２）特定结构法；（３）电弧熔炼 法；（４）金属注射成型法；（５）快速定向凝固 法。
班，把杀鱼的事给忘了。晚上临睡前我还一再交代他：明天早
由高熔点、高硬度的钨和高导电、导热率的铜所 构成的假合金。因其具有良好的耐电弧侵蚀性、 抗熔焊性和高强度、高硬度等优点，目前被广泛 地用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离 子电极材料，电热合金和高密度合金，特殊用途 的军工材料（如火箭喷嘴、飞机喉衬），以及计 算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框 架，固态微波管等电子器件的热沉基片。其成型 方法主要是等静压成型（ＣＩＰ），新改进的工 艺方法有：
纤维强化法；②特定结构法；③电弧熔炼法； ５金属注射成型法；⑤快速定向凝固法。
具有特殊微结构的Ｗ－Ｃｕ复合材料
１、纳米结构钨铜复合材料纳米结构钨铜复 合材料具有接近完全致密的相对密度，能满足材 料高强度、高气密性的要求；ＭＩＭ近成形技术 的采用则使纳米结构钨铜复合材料不仅组织结 构均匀、致密度高且易于获取高精度、净成形的 复杂产品。目前，单纯金属钨和铜的超细、弥散 混合粉制造难度大，但化学合成法如金属氧化粉
国内钨及钨合金的研究新进展

国内钨及钨合金的研究新进展

国内钨及钨合金的研究新进展刘希星（江西省赣州虹飞钨钼材料有限公司，江西　赣州　３４１０００）摘 要：钨是一种极其珍贵的金属，我国地域广阔，物产和金属资源极其丰富，钨的开采和相关技术的研究应用都跻身于世界前列，本文就近几年国内钨及钨合金的研究新进展进行分析探讨，简要阐述我国目前钨资源和钨合金技术的应用及市场情况。

关键词：钨；钨合金；钨应用；研究进展中图分类号：ＴＧ１４６．４１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１５－０１４２－２Research and New Development of Domestic Tungsten and Tungsten AlloysLIU Xi-xing（Ｇａｎｚｈｏｕ　Ｈｏｎｇｆｅｉ　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　＆　Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｇａｎｚｈｏｕ　３４１０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ｉｓ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｐｒｅｃｉｏｕｓ．　Ｃｈｉｎａ　ｉｓ　ａ　ｖａｓｔ　ｉｎ　ｔｅｒｒｉｔｏｒｙ　ａｎｄ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ｉｎ　ｍｅｔａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｆ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ｈａｓ　ｒａｎｋｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｒｏｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ．　Ｎｅｗ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｒｋｅｔ　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｉｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Keywords: Ｔｕｎｇｓｔｅｎ；　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ａｌｌｏｙ；　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ；　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ我国在改革开放早期就已经提出大力发展以钨合金技术等生产研究技术为核心的推动金属资源应用探索的战略方针，并得到一大批当时运用钨及钨合金进行生产运作的厂家的支持；他们开始加大力度研究的同时也积极的宣传推广国家政策，使得我国的钨应用得到飞跃性的实质进步和长远的发展[1]。