钨基高比重合金具有密度和强度高、延性导热性和机加工挺好等一系列优异的综合性能,广泛用作穿甲弹、平衡配重件、辐射屏蔽、减震器和电触头材料。高比重合金一般采用液相烧结而成,晶粒大小一般40—60微米。但是液相烧结时,钨晶粒聚集于合并,导致钨晶粒迅速长大,产生晶粒粗化,对性能影响很大,同时由于液相与固相钨的密度差大,在重力作用下产生严重的变形,使复杂零件高比重合金的近净形成受到限制。
细化钨晶粒,降低高比重合金变形的可能途径有以下几种:
第一种是添加难熔金属元素M、T、Re等,可以细化晶粒,提高强度和硬度,降低钨在粘结相中的溶解,即降低粘结相的量。但采用这种方法,高比重合金的延性变差,且钨晶粒细化效果不显著,而且因烧结温度高易导致变形。
第二种可能方法是高比重合金采用活性高的预合金粉或超细粉,促进固相烧结的变化,在固相烧结或液相附近烧结达到近全致密,以期细化晶粒和控制变形,采用冷凝干燥法生产的W、Ni、Fe预合金粉可以在1200摄氏度固相烧结时达到全致密,但实验条件苛刻,难以控制。高能球磨可以制取弥散度很高的超细混合粉末、非晶、亚稳相或中间相等非平衡组织,是原始粉末的活性提高,可望降低烧结温度,在固相烧结或瞬时液相烧结可以得到亚微米级的细晶粒。
研究了采用行星式高能球磨机球磨后的97W-2Ni-1Fe高比重合金混合粉末的特性和烧结行为,实验结果表明,球磨可以生成纳米晶粉末和W的超饱和固溶体,产生大量的缺陷,促进烧结致密化,在1250~1420℃固相烧结时可以达到几乎全致密和得到非常细的晶粒。