钨合金复烧工艺及机理研究

提高烧结态钨合金强度及延伸率的热处理方法到目前为止比较成熟并且在大批生产实际中应用的只有真空热处理。本文介绍了在分解氨气氛中选择适当的工艺参数对烧结态钨合金进行热处理,同样可以明显改善钨合金的强度和延伸率,并对其机制进行了探索。     

钨系烧结合金的机械性能

本文论述钨基合金的密度、强度、塑性和韧性的变化规律。 添加镍和铁的钨基合金(91.3～95.5％W,5.8～3.1％Ni,2.9～1.5％Fe)是将超细粉末在1460～1500℃的氢气气氛中通过液相烧结制成的。 液相烧结钨基合金的显微组织是由镶于粘结相里的圆形单晶钨颗粒所组成。 为了研究烧结钨基合金的变形和断裂行为,在拉伸试验、K_(IC)试验和夏氏冲击试验之后进行了金相和断口分析。 钨基合金的机械性能如下: (1)拉伸强度、硬度和韧性随钨含量及锻造比的增加而增加。相反,延伸率却随钨含量及锻造比的增加而减少。 (2)钨基体相之间的结合能决定着重合金的机械性能。结合能越低,断裂前变形度就越低,重合金的最大延伸率强烈依赖于其界面状况。     

钨合金材料锻造变形强化的组织与性能及其再结晶行为

对不同锻造变形量的钨合金材料组织、性能及其再结晶行为进行了研究。结果表明,变形量的增加导致了钨合金组织的“纤维化”和强度的提高,变形钨合金在低于液相烧结温度以下热处理时,其再结晶过程缓慢,再结晶晶粒所占比例较小且比较细小。在液相烧结温度以上热处理将会迅速完成其再结晶—球化—晶粒长大的过程,此过程将导致变形强化效果丧失,力学性能下降。     

细晶钨合金制备工艺的研究

研究了添加微量稀土氧化物Y2O3和机械合金化所制备的90W-7Ni-3Fe合金的显微组织与性能。试验采用机械合金化工艺制备含微量稀土氧化物Y2O3的90W-7Ni-3Fe复合粉末,将粉末在1460～1480℃烧结30min,制备最大抗拉强度大于962MPa、延伸率为30.8%、钨晶粒尺寸为8～12μm的细晶高性能90W-7Ni-3Fe合金。研究了稀土氧化物Y2O3对合金性能和显微组织结构特征的影响。     

用高能球磨粉末制备的高比重钨合金的组织与性能

采用高能球磨方法将普通钨重合金混合粉制成球磨粉 ,经冷等静压和 1480℃液相烧结制得高比重钨合金。研究了其显微组织结构和力学性能 ,结果表明 ,高能球磨粉烧结钨合金较普通粉烧结钨合金在保持高延性和韧性的同时 ,拉伸强度明显提高 ;此外 ,孔隙和夹杂含量对球磨钨合金的力学性能有较大影响     

淬火速度对AISI4320和4340钢显微组织和拉伸性能的影响

本文研究了淬火速度对两种具有全马氏体组织的商用AISI4320和4340钢的显微组织和拉伸性能的影响 试验钢以两种不同的冷却速度自1323～1473K的不同温度淬火。快速淬火处理采用冰盐水,慢速淬火处理采用373K的油。试验钢经473K双重回火,中间快冷和冷冻。使用Instron试验机测定室温下的拉伸性能。不同淬火速度产生的显微组织的变化用光学和薄膜透射电子显微镜技术进行观测。M_s温度较高的4320钢经缓慢淬火处理后,无论原奥氏体晶粒度大或小,其0.2％屈服强度和极限拉伸强度均比晶粒度相同的快速淬火处理钢高,面总延伸率相似。但随着原奥氏体晶粒度增大,慢淬钢强度数据的分散度变大。M_s温度较低的4340钢对淬火速度不敏惑,与快淬处理相比,慢淬处理仅使0.29％屈服强度稍有提高。根据显微组织观察的结果提出,慢淬之所以提高钢的强度,是淬火(即自回火)时碳偏聚或微细碳化物在马氏体基体上析出造成弥散硬化的结果。     

含钨30～90%的高比重合金

把液相烧结或固相烧结的含钨30～90％W—Ni—Fe合金的坯料轧制成片状。当钨含量低于80％时,在液相烧结过程中将发生偏析。这是钨球由于重力作用发生沉积,使坯料上部只剩下基体所造成的。 液相烧结的钨合金在退火状态下,其冲击韧性和延伸率都与基体相的体积分数有直接关系。含钨85％和90％的W—Ni—Fe合金,液相烧结时其韧性和塑性都比相应的固相烧结高。而所有的合金在退火状态下的极限抗拉强度均基本相同,大约为827.4MPa(120ksi),而且在乳制过程中都会迅速产生加工硬化,因此需要进行多次中间退火。 含钨40％的合金经过固溶热处理,由于钨的沉积,硬度会有所提高。在925℃时效处理2小时,硬度从12增加到26HRC。经时效处理过的合金韧性和强度俱佳,而且比较均匀。极限抗拉强度可达1007MPa(146ksi),延伸率可达32％。同一种合金退火后经过30％变形量的轧制,其极限抗拉强度可达到1132MPa(164ksi),而延伸率为9％。     

超硬铝LC4合金热处理工艺研究

本文研究了LC4合金的淬火过烧显微组织的起始温度、最佳淬火温度、时效温度;探讨了不同淬火温度下显微组织的变化与办学性能之间的关系,从中找出最佳淬火、时效热处理工艺。     

电铸纳米晶镍锰合金的性能研究

对利用冲液装置和高频窄脉宽脉冲电流电铸所得到的镍锰合金试片进行了显微硬度的测试及拉伸试验,研究与分析了沉积电流密度对电铸层显微硬度和拉伸性能的影响。结果表明,随沉积电流密度的增大,由于电铸层锰含量升高和晶粒尺寸减小而使电铸镍锰合金的显微硬度和强度升高,延伸率降低。电铸纳米晶镍锰合金具有较高的显微硬度和强度。     

W-Ni-Cu合金的气孔率对动态力学性能的影响

研究了高钨含量（＞９８ｗｔ％）的Ｗ－Ｎｉ－Ｃｕ合金经高温烧结后钨含量和冷却速度对微观组织中孔隙率和孔径的影响及微观组织对动态力学性能（ε·＝１０３～１０４ｓ－１）的影响。随着钨含量的增多，孔隙率增大，孔径减小，其动态拉伸强度降低，动态压缩强度变化不大。成份相同时，烧结后的冷却速度越慢，孔隙率略小，孔径增大，动态拉伸强度大大下降，动态压缩强度也有所下降。     

真空自耗熔炼对钨锆合金显微组织与力学性能的影响

采用真空自耗熔炼工艺对粉末冶金态钨锆合金进行熔炼,得到高密度、高强韧的熔炼态钨锆合金。通过金相显微镜、SEM、EDS等对粉末冶金态和熔炼态钨锆合金的显微组织、力学性能和断口形貌进行分析与表征。结果表明:自耗熔炼可以消除烧结态存在的气孔,得到组织均匀的熔炼态钨锆合金;熔炼态合金显微组织主要由Zr-Ti相和W-Ti相组成,其中钨组元在熔炼中没有熔化,主要发生随机团聚现象;熔炼态钨锆合金断口形貌表现出韧性和脆性两种断裂方式共存特征,且密度与强度较粉末冶金态有明显提高。     

注射成形钨合金弹芯材料的性能与组织特征

研究开发低成本钨合金的近净成形技术是钨合金的一个重要发展方向。针对直径较大(Φ20～25mm)的钨棒弹芯和钨环散弹弹芯材料的注射成形,对粘结剂进行一系列的改进。采用一种粘度适中、流动性好、流变稳定性好的油+少量蜡组成的新型半固态塑料体系粘结剂,和多组元低分子混合溶剂快速脱除注射坯中60％以上的粘结剂,再采用热脱脂脱除其余的粘结剂,然后烧结,制备了性能很高的钨环和钨棒弹芯材料。研究了弹芯材料的性能和组织特征。结果表明,由弹芯加工成的冲击试样断口和拉伸试样断口形貌呈显著的钨晶粒穿晶解理断裂。采用注射成形工艺可以得到具有较高综合力学性能的钨合金弹芯。对于大截面的钨棒弹芯,弹芯材料的拉伸性能、延伸率和冲击性能分别达到σ_b=965MPa,δ=23％,A_k=54.4J/cm~2。     

烧结温度对钨球压缩性能的影响

采用液相烧结法制备钨合金球,研究烧结温度对钨球微观组织的影响,讨论晶粒度和W-W邻接度对钨球压缩性能的影响。结果表明:烧结温度越高,晶粒度越大,W-W邻接度越小;在烧结温度为1520℃时,直径8mm的钨球具有最高的压溃载荷(80kN)。断口形貌观察表明,钨球压缩开裂机制与钨合金拉伸开裂机制基本一致。对钨球压缩行为的研究表明,钨颗粒的变形主要集中在钨球的中心部分。     

制造钨合金榴弹弹体的无蜡粉末冶金新工艺

<正> 制造高精度、高密度粉末冶金件的一大难题,就是如何在正确的时间,将正确数量的粉末,送到正确的部位。这对于钨合金穿甲弹芯,榴弹弹体等军械部件更加突出。这是由于钨合金烧结温度高(1482℃),制品要求强度高,特别是原始粉末粒度小,通常     

W-Ni-Cu钨合金微波烧结试验研究

为研究W-Ni-Cu钨合金微波烧结致密化过程,进行不同烧结温度、保温时间、升温速度的W-Ni-Cu合金微波工艺试验。结果表明:烧结温度、烧结时间是影响W-Ni-Cu致密化的主要因素;在保证烧结温度、保温时间下,升温速度对烧结材料致密度水平的影响不明显;W-Ni-Cu合金烧结温度低于1 380℃,钨颗粒长大不明显,钨颗粒的长大不是材料致密化的主要机制。     

合金化高韧钨合金

<正>据《先进材料和工艺》(2015年第173卷第2期)报道,美国麻省理工学院研究人员已经研制出一种可替代贫铀穿甲弹芯材料的新型钨合金。新合金为具有Cr-Fe黏结相的W-7Cr-9Fe合金,其强度显著高于工业钨合金。采用金属粉末在场助烧结热压机上压实,然后在1 200℃下处理1 min得到最佳性能。目前研究人员已经获得了130 nm的超细晶组织的W-7Cr-9Fe压实件。使用该粉末     

放电等离子烧结GT35钢结硬质合金的组织与性能

采用放电等离子烧结技术制备GT35钢结硬质合金,研究了放电等离子烧结GT35钢结硬质合金及其热处理后的显微组织与性能。结果表明:与传统粉末冶金方法制备的钢结硬质合金相比,放电等离子烧结制备的GT35钢结硬质合金显微组织均匀、晶粒细小、无碳化物偏析。经过1 000℃×6 min+200℃×1.5 h的热处理后,硬度比传统粉末烧结制备的钢结硬质合金提高了1.5～3.5HRC,耐磨性也显著提高。     

湿法球磨元素粉放电等离子烧结制备Ti-22Al-25Nb合金

采用湿法球磨将Ti、Al和Nb单质粉混合,通过放电等离子烧结工艺在不同温度下制备Ti-22Al-25Nb合金。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及差热分析法对混合粉末和烧结试样的形貌、物相结构、热稳定性进行表征;用摩擦磨损试验机分析材料的摩擦性能,以及不同烧结温度对Ti-22Al-25Nb合金显微组织和性能的影响。结果表明:通过湿法球磨能将Ti、Al和Nb单质粉混合均匀,合金元素间未发生反应;烧结温度为1 000～1 300℃,随烧结温度的增加,材料的致密度和组织均匀性提高,1 000～1 200℃试样存在大量孔洞和Nb偏析,当达到1 300℃时,试样中几乎无孔洞和Nb偏析,组织分布均匀,由典型的α2、O和B2相组成;硬度随烧结温度的升高而增大,在1 300℃的烧结温度下硬度值达到429HV,相对于1 000℃下试样的硬度值提高9%;摩擦因数和磨损体积随烧结温度的增大而减小,在1 300℃下,试样摩擦因数为0.4,磨损体积为9×10-4mm3/m。     

大变形锻造钨合金显微组织特征研究

研究了锻造大变形９３Ｗ合金的显微组织结构及力学性能。结果表明，钨合金材料经大变形后，其显微组织呈明显的纤维状组织结构，在具有高强度的同时，还保持着较高的延性。变形量为７２．６％（ＲＩＡ）的９３Ｗ合金，抗拉强度可达１４３０ＭＰａ，延伸率达１４％。并对具有这种特性的原因进行了初步探讨     

析出物对93WNiFe合金抗拉强度的影响

通过真空退火态93WNiFe合金在10-900℃的拉伸试验,并结合断口形貌分析和显微组织观察,系统研究93WNiFe合金抗拉强度随温度的变化规律。结果表明:随着温度的升高,93WNiFe合金抗拉强度逐渐下降,在300～600℃出现一平台;500、600℃的钨合金断口上有亮白色物质出现。抗拉强度受断口断裂模式的影响,断裂模式随温度的升高由钨颗粒解理型断裂逐渐向钨颗粒与粘结相脱开型断裂转变;三元系合金析出物使钨合金W-W界面、W-M界面得以改善,是抗拉强度出现平台的原因。