W2Ni2Fe系高密度钨合金形变强化工艺研究进展

   高密度钨合金是一类以钨为基(钨的质量分数通常为80%～97%)[1],并添加有Ni、Fe、Co、Cu、Mo、Cr等元素组成的合金,其密度高达1615～1910g/cm3,而被人们通称为高密度钨合金、高比重合金、重合金。高密度钨合金不仅密度大,而且还具有一系列优异的性能:强度高,硬度高,延性好,机加工性能好,热膨胀系数小,导热系数大,抗氧化和抗腐蚀性能好,可焊性好等等。这些优异性能在尖端科学领域、军事工业和民用工业中得到了广泛的应用。迄今,W2Ni2Fe、W2Ni2Cu合金已成为高密度钨合金的两大主要系列。这类合金在杆式动能穿甲弹的弹芯材料、平衡配重元件、惯性元件、射线屏蔽材料等方面得到了广泛应用。随着主战坦克、舰船装甲及各种军用工事的日益强化,对穿甲武器的性能提出了越来越高的要求。高密度钨合金杆式动能穿甲弹,不仅具有良好的穿甲威力,而且与贫铀合金穿甲弹相比具有无毒性、无放射性污染等优点,是当今世界各国装备的主要穿甲武器,也是穿甲武器今后发展的主要方向。

   目前采用粉末冶金方法制备的高密度钨合金(烧结态)的抗拉强度一般在900～1000MPa,伸长率在20%～30%之间;而经过塑性形变强化以后,其强度会有较大幅度的提高,塑性却下降,如果再经过大的塑性变形加工之后,其强度可超过1400MPa,伸长率也可保持在10%左右。为满足钨合金杆式动能穿甲弹穿甲性能要求不断提高的需要,目前世界各国对大长径比、高强度钨合金穿甲弹弹芯材料及其强化工艺等方面的研究极其重视。钨合金的强化,主要有添加微量元素、改善成分配比、细化钨颗粒尺寸和改善粘结相化学成分、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最为显著和实用,这是其他工艺方法所难以达到的。该方法被国内外普遍认为是一条制备大长径比、高强度钨合金穿甲弹弹芯的有效工艺途径。形变强化是提高钨合金材料强度及保证一定韧性的有效方法,并且还能有效地细化晶粒。目前对钨合金进行形变强化的方式很多,如轧制、旋转锻造、冷静液挤压、热静液挤压等。