真空烧结制备90W­Ni­Fe 高密度钨合金的性能与显微结构

   采用真空烧结法制备 90W­7Ni­3Fe 高密度钨合金，通过材料试验机、SEM、XRD 等表征了材料的性能 与显微结构。结果表明：钨合金的相对密度、强度、塑性均随烧结温度升高先上升后下降，1 440 ℃烧结试样的 性能最佳，其相对密度、抗弯强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别为99.2%、1 920.5MPa、1086.7MPa、 22.8%和24.4%。钨合金单纯由体心立方的钨相和面心立方的Fe3Ni2 固溶体相组成，未出现其他杂质相。在1360~ 1 460℃的烧结温度范围内，随温度的升高，钨合金断裂形态依次发生以下转变：沿晶脆性断裂、穿晶脆性断裂、 韧窝韧性断裂、粘接相撕裂韧性断裂和穿晶脆性断裂。 

   高密度钨合金是一类以钨为基(钨含量(质量分数) 为 85%~99%)，并添加有镍、铁、铜、钴、锰、钼、 铬等元素组成的合金 ，其密度高达 16.5~19.0 g/cm³。高密度钨合金由于具有高密度、高强度、良好的塑性与韧性、优异的耐腐蚀性和抗高温氧化性、良 好的机加工性能等优点，目前已广泛应用于航空、航天、兵器、舰艇等军事工业中，同时也被广泛地应用在机械、电器、仪表、冶金等民用工业部门。工业用高密度钨合金主要有W­Ni­Fe、W­Ni­Cu两大系列。 W­Ni­Cu合金在凝固过程中易于形成脆性相WNi4， 这会严重影响该合金的力学性能，加之该合金产生析出 

   相的温度范围相当宽，制备工艺难于控制。所以，工业上除了制备陀螺仪时要利用W­Ni­Cu合金无磁性 的性能外，一般都用 W­Ni­Fe 系合金。W­Ni­Fe 合金液相和固相温度范围相当窄，从而使脆性相的析出几率变小。 

   深入而系统地研究制备方法、烧结温度等对高密 度钨合金性能的影响，对制造高强度、高韧性与延性 的高密度钨合金及拓宽高密度钨合金的应用范围，都具有十分重要的参考价值。目前，W­Ni­Fe 合金一般采用氢气气氛烧结，但氢气烧结存在一定的安全性问题，而真空烧结具有操作简便、实验条件容易实现、 无安全问题及可降低烧结温度并降低能耗的优点， 

   同时，烧结温度对W­Ni­Fe合金整体及其中单相的影 响具有重要的理论意义及工程实用价值。

1) 采用真空烧结制备了90W­Ni­Fe钨合金， 其相 结构由体心立方的钨相和面心立方的 NiFe 固溶体 (Fe3Ni2)组成， 未出现其他杂质相， 材料制备过程单一， 无任何副反应产生。  
2) 90W­Ni­Fe钨合金的相对密度、强度、塑性均 随烧结温度升高先上升后下降，烧结温度在1 440 ℃ 时性能最佳，其相对密度、抗弯强度、抗拉强度、伸 长率和断面收缩率分别为99.2%、 1920.5 MPa、 1 086.7 MPa、22.8%和24.4%，接近全致密，获得了较好的强 度与塑性的配合。  
3) 钨合金随烧结温度的升高， 依次发生沿晶脆性 断裂、穿晶脆性断裂、韧窝韧性断裂、粘接相撕裂韧 性断裂及穿晶脆性断裂等断裂形态的转变。对于性能 最佳的1 440 ℃烧结试样，其断裂形态为钨颗粒穿晶 解理断裂与大量粘接相韧性断裂及少量 W­M 界面分 离时留下的韧窝断裂组成，主要为粘接相撕裂韧性断 裂。