循环热处理对90W-7Ni-3Fe高密度钨合金力学性能的影响

　　1　前言

　　高密度钨合金不仅密度大，而且具有强度高、硬度高、延性好、机械加工性能好、热膨胀系数小、导热系数大、抗氧化和抗腐蚀性好、可焊性好等一系列优异的性能，并在尖端科技领域、国防军工和民用工业中得到了广泛的应用，例如用作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[1]。随着现代主战坦克、舰船装甲及各种军用工事的日益强化，对穿甲弹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还具有无毒性、无放射性污染等优点，故已成为当今世界军事装备的一种重要武器，同时也是穿甲弹今后发展的主要方向[2]。要使高密度钨合金具有高的强度和韧性，首先必须使其获得理想的微观组织，而热处理是调整高密度合金组织的重要手段[3]。目前国内学者对烧结态钨合金的真空热处理于其力学性能的影响及机理研究较多，而对真空热处理后钨合金的进一步循环热处理于钨合金力学性能的影响及有关机理的研究尚有不足。

　　本文以90W-7Ni-3Fe高密度钨合金为研究对象，通过对试样力学性能的测试和断口形貌的分析，探讨循环热处理对钨合金力学性能的影响及机理。

　　2　试验过程

　　2.1　试样制备

　　本研究对于90W-7Ni-3Fe高密度钨合金的制备，所选用原料W粉、Ni粉、Fe粉的粒度及主要杂质含量见表1。

　　首先，将表1所列粉末按质量比m(W)∶m(Ni)∶m(Fe)=90∶7∶3进行配比，再在球磨桶内混料24h，混合粉末经200MPa冷等静压成形并在氢气氛中于工业条件下烧结(烧结温度1480℃，保温时间60min)，并将烧结试样置于10^-2Pa的真空炉中进行1170℃/60min真空脱氢处理。然后，将经真空热处理的烧结试样在氩气保护的钼丝加热炉中进行1170℃/20min保温，随即进行水淬。此“加热-保温-水淬”过程即为一次循环热处理，对试样共进行四次循环热处理。

　　2.2　性能测试

　　对每次循环热处理后的90W-7Ni-3Fe高密度钨合金试样，均进行抗拉强度、延伸率及冲击韧性的测试，并观察其断口形貌。

　　用多功能材料力学试验机测定拉伸试样(采用GB　7963—87中的圆柱试样)的抗拉强度及延伸率;用JB—150型摆锤式冲击试验机测定冲击试样(采用8.0mm×8.0mm×55.0mm无缺口试样)的冲击韧性;用日立公司N—5000型扫描电镜(SEM)观察拉伸试样和冲击试样的断口形貌。

　　3　试验结果及分析

　　表2列出了本试验所测定烧结后真空热处理态及经不同次数循环热处理的90W-7Ni-3Fe高密度钨合金试样的抗拉强度、延伸率及冲击韧性。表中各数据均为4次测试结果(即每次测试均取4个试样)的平均值。这些数据表明，随着循环热处理次数的增加，90W-7Ni-3Fe高密度钨合金的抗拉强度和冲击韧性均不断提高，而延伸率则有所下降。