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高比重合金断口形貌分析

时间:[2016-12-28]

   高比重合金是一种以钨为基(其含量为85%—98%)加入少量铜、镍、铁、镁、铬等元素组成的合金。W-Ni-Fe合金具有强度高、延性好、加工性能好等特点,其用途很广泛。特别是当钨含量较高时,高比重合金的密度大,同时又具有好的延性和强度,适合于用作穿透器和防辐射屏蔽材料。

  高比重合金因有高的密度、强度、钢性和导电性及低的热膨胀系数而被广泛应用在航海、航空、机械、冶金、医疗等各领域。该高比重合金属于一种液相烧结合金,这类合金既能具有高强度,又有一定的延性。它的基本组织是由硬质钨相和含钨的NI-Fe固溶体构成。钨合金的两相复合的组织结构特点决定了其力学性能对于微观结构的敏感性,室温下高比重合金的断裂属于脆性断裂,因此,从断口表面上很容易发现宏观缺陷,断口也最能反映材料的力学性能。从理论上分析,钨合金的断裂有四种可能的断裂途径:钨颗粒的解理;基体相撕裂;基体相与钨颗粒的界面剥离及钨-钨界面的开裂,而且这四种断裂途径已被证实确实存在。既然断口可以直接记录下断裂过程所遗留下来的痕迹,也就是可以显示裂纹传播的真实过程。

  由于影响高比重合金力学性能的因素很多,为了避免一些金属及非金属夹杂等杂质对合金性能的影响,试验中选用高纯粉末,尽量减少对高比重合金力学性能的影响因素。

  高比重合金力学性能差的断口,断口形貌表现为钨颗粒晶间断裂,只有个别钨颗粒表现为解理锻炼,粘结相呈脆性断裂。高比重合金的延伸率和断裂模式与断口的各种断裂途径所占比例有一定的对应关系,钨-基体相和钨-钨界面断裂增加,合金的延伸率降低,断裂模式也表现为脆性断裂。

  通过对W-Ni-Fe高比重合金力学性能差别很大的两组断口形貌进行分析,在一些高比重合金钨颗粒内发现有W-Ni-Fe的沉淀相。该沉淀相对合金力学性能的提高有益,沉淀相形成主要与成分配比以及烧结后期的真空处理有关。断口形貌可以反应高比重合金钨合金的烧结状况,而材料的力学性能与合金断口形貌又有很明显的对应关系。因此,要获得很高的力学性能,烧结及热处理工艺是十分重要的工序。

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