鎢基高比重合金具有密度和強度高、延性導熱性和機加工挺好等一系列優(yōu)異的綜合性能,廣泛用作穿甲彈、平衡配重件、輻射屏蔽、減震器和電觸頭材料。高比重合金一般采用液相燒結(jié)而成,晶粒大小一般40—60微米。但是液相燒結(jié)時,鎢晶粒聚集于合并,導致鎢晶粒迅速長大,產(chǎn)生晶粒粗化,對性能影響很大,同時由于液相與固相鎢的密度差大,在重力作用下產(chǎn)生嚴重的變形,使復雜零件高比重合金的近凈形成受到限制。
細化鎢晶粒,降低高比重合金變形的可能途徑有以下幾種:
第一種是添加難熔金屬元素M、T、Re等,可以細化晶粒,提高強度和硬度,降低鎢在粘結(jié)相中的溶解,即降低粘結(jié)相的量。但采用這種方法,高比重合金的延性變差,且鎢晶粒細化效果不顯著,而且因燒結(jié)溫度高易導致變形。
第二種可能方法是高比重合金采用活性高的預合金粉或超細粉,促進固相燒結(jié)的變化,在固相燒結(jié)或液相附近燒結(jié)達到近全致密,以期細化晶粒和控制變形,采用冷凝干燥法生產(chǎn)的W、Ni、Fe預合金粉可以在1200攝氏度固相燒結(jié)時達到全致密,但實驗條件苛刻,難以控制。高能球磨可以制取彌散度很高的超細混合粉末、非晶、亞穩(wěn)相或中間相等非平衡組織,是原始粉末的活性提高,可望降低燒結(jié)溫度,在固相燒結(jié)或瞬時液相燒結(jié)可以得到亞微米級的細晶粒。
研究了采用行星式高能球磨機球磨后的97W-2Ni-1Fe高比重合金混合粉末的特性和燒結(jié)行為,實驗結(jié)果表明,球磨可以生成納米晶粉末和W的超飽和固溶體,產(chǎn)生大量的缺陷,促進燒結(jié)致密化,在1250~1420℃固相燒結(jié)時可以達到幾乎全致密和得到非常細的晶粒。