高比重钨合金的制备工艺及发展趋势

高比重钨合金是以钨为基体，在其中加入少量的 Ni 、Co、Mo 等元素，是典型的两相合金，同时又被称 为“高密度合金”。高比重合金的烧结过程采用的是液 相烧结， 正是由于采用粉末冶金这一特有的工艺，使 其具有熔点高、密度大、热膨胀系数低、射线吸收能力 好等一系列优异的性能，因此，被广泛应用于尖端科 学领域。但是，随着科技和国防的迅速发展，对高比重钨合金的性能提出了更高的要求。

1938 年OJ Smithlls 等对W-Cu 合金进行研究， 目的是为了寻找一种对- 射线具有防护作用的材料。 研究发现，当在合金中加入少量的镍后，便具有良好 的屏蔽X 射线效应，从而得到W-Cu-Ni 合金。之后， 为了能降低成本，并且提高合金抗拉强度，便设想以 铁代铜，进行了一系列实验，最终研制出了新一类高比重钨合金， 即W-Ni-Fe 。W-Ni-Cu 系合金的优点 有：基体相的熔点低，其中钨的溶解度低，液相在钨 颗粒周围很好的填充，W-Ni 金属间化合物不易形成 等。

近年来，随着宇航和核工业的发展，研究者们为 了改善合金性能和创制新的合金，又在W-Ni-Fe 系 的基础上， 发展了多元合金系， 如W-Ni-Fe-Co ， W-Ni-Fe-Mo 等。 原材料粉末的性能直接影响材料的整体性能。 所以， 粉末的制备过程对整个冶金工业来说是相当 重要的，如此以来，就对粉末的性能提出了更高的要 求，因此, 诸如传统的经模压成型和液相烧结这样的 制备方法已不能满足当今对合金性能的要求， 原因 是：① 、元素粉末不能均匀混合；② 变形和晶粒细化 现象伴随着温度的升高而出现， 这对于提高合金的 性能和控制尺寸精度非常不利。为了能够改善模压 成型的不足，各国研究者们经过不懈的努力，最终研 究出了喷雾干燥、冷凝干燥、化学气相沉积、溶胶- 凝胶、机械合金等一些新的制备方法[3]，其中机械合 金法被广泛应用。比如： 范景莲等人利用机械合金 法，将球料以5:1 的比例混合，在Ar 气保护气氛下球磨20h，晶粒尺寸平均为17mm 并且内部元素均 匀混合的细小晶粒随之而产生了， 最终生成了纳米 晶的超饱和固溶体和非晶相。HoJRyu 等人，将球料 以20:1 的比例混合， 然后在球装填系数为15%和 75 r/min 的转速下，对93W-5.6Ni-1.4Fe 进行机械合 金化，经过48 h 后，晶粒尺寸达到16nm，合金处于 稳定态。