细晶钨合金的制备与动态失效行为

W-Ni-Fe合金由于具有密度高、抗拉强度高、延性好等一系列优异的力学性能，在航天航空、国防军工等方面有着广泛的应用，尤其是在用做杆式动能穿甲弹弹芯材料方面，日益受到国内外科研工作者的重视。由于W-Ni-Fe合金具有与贫铀弹接近的高密度和良好的力学性能以及环境友好的优点，因而成为目前替代贫铀弹(DU)最理想的材料。但与贫铀弹相比，钨合金在穿透过程中容易形成蘑菇头而不能形成很好的绝热剪切带，其穿甲威力不能和DU弹相媲美。为了提高钨合金的穿甲自锐性，人们做了大量的研究。BOSE等[4]研究表明，钨合金的晶粒细化有利于材料高速加载下局域剪切变形，这种变形机制是穿甲材料自锐化的实现方式之一。WEI等[5]研究了纳米晶钨的局域剪切变形，进一步验证了晶粒的细化有利于材料的冲击失稳。BOSE和GERMAN[6]通过添加难熔金属Mo和Re来细化材料的组织。近年来，人们在添加稀土细化组织方面也做了大量的工作。PARK等[8]研究发现，添加稀土Y2O3有利于细化钨合金的晶粒和提高材料的动态力学性能，特别是在不形成绝热剪切带的条件下产生“自锐化”，提高了穿甲能力。
1) 采用喷雾干燥−热还原的方法可以制备出晶粒尺寸为40~50 nm的93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末。 
2) 纳米级复合粉末在1 380~1 410 ℃之间 烧结可实现材料的近全致密化，比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120 ℃左右，合金的相对密度可达99%以上，微量稀土掺杂对烧结的致密化有一定的抑制作用。 
3) 细晶钨合金在高应变率加载下相对于传统钨合金具有更高的合金强度和延性，同时，细晶钨合金能在较低应变率下发生绝热剪切，晶粒细化有助于提高W-Ni-Fe合金的绝热剪切敏感性。 
4) 添加稀土元素Y有利于提高钨合金在高应变率加载下的延性和最大应力值，同时有利于绝热剪切带的形成和扩展，使钨合金材料具有更高的动态力学性能。