钨合金的静液挤压变形强化

钨合金是战斗部的关键材料之一，静液挤压技术是一种先进的材料变形加工工艺，它是钨合金目前最为有效的变形强化工艺之一。这样，就有必要对钨合金的静液挤压变形强化过程进行研究，探讨钨合金静液挤压变形强化机制，从而对静液挤压工艺参数进行合理调整。但目前这方面的研究报道较少。本文从静液挤压前后钨合金的微观组织结构着手，通过定量金相实验对钨合金的静液挤压强化机制进行了初步探讨。

（1）随着挤压变形量的增大，钨合金的静态抗拉强度、动态抗拉强度和动态抗压强度都在不断地增大。这主要是由于以下两个方面的因素引起的，其一是宏观变形使得钨合金的组成相即钨颗粒和粘结相中的位错不断地增殖，塞积，导致位错密度不断增大，阻碍了位错的继续运动，从而导致合金的变形抗力增大，最终使钨合金的强度得以提高；其二是随着挤压变形量的增大，钨颗粒不断地被拉长，导致钨颗粒近似纤维状特征的出现，这种微观结构上的不对称性必然导致宏观性能的各向异性，即沿着钨颗粒变形方向的强度值提高，而垂直于钨颗粒变形方向的强度值有所下降。
（2）在相同变形量条件下，钨合金的动态抗拉强度明显高于其静态抗拉强度，这主要是由于钨合金的强度在一定范围内随应变率的增加而增大，即合金的应变率硬化效应导致了上述的结果。
（3）在同一挤压变形量条件下，钨合金的动态压缩强度明显高于动态拉伸强度。这主要是由于在拉伸载荷作用下，钨合金中较薄弱的界面即钨颗粒与钨颗粒之间的界面很容易出现微裂纹，而微裂纹一旦形成，便会降低钨合金的承载截面面积，从而降低了材料的抗拉强度。但在压缩载荷作用下，这些薄弱界面间不易形成微裂纹，因而它们对钨合金的压缩强度没有明显的影响，最终导致合金的抗压强度高于其抗拉强度。
（4）钨合金的强度并不是随变形量的增大呈线性增加，从图所示的拟合曲线可以看出，随着变形量的增大，其强度提高的幅度逐渐降低，延伸率下降的幅度也逐渐降低。从硬度变化的角度来看，随着挤压变形量的增大，钨合金的硬度有明显的提高，
但在同一试样中心和边缘的硬度相差很小，这说明在静液挤压过程中合金的整体变形比较均匀，即形变强化均匀。
（5）随着挤压变形量的不断增大，钨颗粒不断被拉长，其长细比也不断增大，这将使得钨颗粒本身的强度大大提高，从而导致钨合金整体强度的提高。
（6）钨颗粒随挤压变形量的增加而被拉长，这将使得钨合金的断裂方式出现差异，即钨颗粒与钨颗粒的界面分离及钨颗粒与基体相界面分离的比例减小，而钨颗粒解理断裂的比例增大。由于钨颗粒解理断裂强度远高于钨颗粒与钨颗粒的界面分离以及钨颗粒与基体相界面分离的强度，因此这种合金断裂方式的变化最终将导致钨合金宏观强度的提高。

通过上述分析，可以得出以下结论：
（1）烧结态钨合金经静液挤压后，其微观组织
发生了显著变化，即钨颗粒沿轴向被拉长，粘结相也被压缩为狭长状，并且能够侵入787界面之间，使得合金中弱界面减少，从而对合金起到强化作用。
（2）静液挤压钨合金中钨颗粒轴向有效连接度随挤压变形量的不断减小是导致钨合金轴向形变强化的主要因素之一。
（3）钨合金经静液挤压后，钨颗粒被拉长，从而导致其轴向强度的提高以及合金断裂方式的变化，即界面分离比例减少，钨颗粒解理断裂比例增加是钨合金变形强化的另一主要因素。