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采用粉末冶金液相烧结的方法制备了高密度钨合金。研究了原料粉末性能、烧结温度和时间、热处理的工艺参数对高密度钨合金的塑性的影响。另外,还通过掺入Co、La、Ce等元素来研究掺杂的影响,运用了材料拉伸试验机、显微硬度计、光学显微镜、SEM、气相色谱仪、X—射线光电子能谱仪等仪器和设备对样品进行了测试和分析。结果表明:原料粉末的性能、烧结温度和时间对材料的塑性的影响主要是通过对合金的显微组织的影响来起作用的,而热处理和添加其他合金元素则是通过改变合金材料中的界面结合状态来影响材料的塑性的。 原料粉末的粒度越细,则在烧结时有更大的驱动力,更有利于液相烧结中溶解扩散机制发挥作用及致密化。烧结样品的显微组织就更有利于产生塑性变形。 对于90W-7Ni-3Fe合金来说,烧结温度在1500℃,烧结时间为120min时的样品性能最好,其中塑性的主要指标延伸率的值可达到12%。 实验所得出的真空热处理温度为1200℃,时间为120min,快冷。真空度为6.7×103Pa。经热处理后,样品中氢元素的总含量明显降低,基体相与钨颗粒之间的扩散进行的较为充分,界面结合强度增加,样品的显微组织也更加“圆整”化,更加有利于塑性变形,其延伸率可达20%以上。合金强度也显著增加,断口照片上显示钨晶粒的穿晶断裂为主要的断裂方式。 由于Co的熔点较低,且其外层电子结构介于Fe与Ni之间,因此与Fe和Ni等合金元素都有较好的润湿性,进一步提高了合金的基体相与钨颗粒之间的界面结合强度。与此同时,还降低了合金的烧结温度,实现了合金的强化烧结,加强了合金中的扩散,使钨颗粒边缘更加光滑,更加有利于塑性变形,从而将合金的延伸率提高到30%以上。 稀土元素对氢、氧、硫等具有很强的亲合力,La和Ce加入到合金后,进一步降低了合金中氢元素的含量,减弱了氢脆的作用;另外降低了集中在基体相与钨颗粒之间的氧含量,消除了基体相与钨颗粒界面之间的氧化膜。从而提高了合金的强度与塑性。 高密度钨合金的显微组织是由近球形的体心立方的钨晶粒和包围在其周围的面心立方的基体相(饱含镍铁钨)组成的,是典型的两相合金。在所有影响合金材料力学性能的因素中,主要是两相的界面的结合力,其次是两相相对含量,分布及形态。在充分考虑这些因素的情况下,运用粉末冶金液相烧结法制备该合金时,讨论了对该种合金材料进行成分和工艺的设计。