高比重合金是一種以鎢為基體,添加鎳、鐵或銅等元素組成的合金,可分為W-Ni-Fe系和W-Ni-Cu系兩類。高比重合金具有密度高、強度大、延展性好、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好以及抗腐蝕和抗氧化能力強、機加工和可焊性良好等優(yōu)異性能,在國防和民用工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如在航空工業(yè)中被用作動能穿甲彈彈芯;在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中被用作射線屏蔽材料;才金屬加工行業(yè)被用作電熱鐓粗鉆塊材料、壓鑄模材料等。
隨著社會的發(fā)展和科學技術(shù)的進步,對高比重合金的性能要求越來越高。為了提高高比重合金材料的性能,國內(nèi)外對其制備技術(shù)和變形加工等方面進行了大量研究,取得了很大的進展,而不斷采用的先進制備技術(shù)和加工工藝使得高比重合金材料的適用范圍也越來越廣。
形變強化是提高鎢合金材料強度及保證一定韌性的一種有效方法,且可以有效地細化晶粒。目前對鎢合金進行相變強化的方式很多,如鍛造、軋制、擠壓以及熱等靜壓等工藝。下面來具體介紹一下高比重合金的鍛造強化工藝:
1.鍛造。高比重合金的強度隨著鍛造態(tài)變形率的增加基本上呈線性上升的趨勢,延伸率則隨著變形量的增加而降低,但降低的趨勢較平緩。鍛造變形量愈大,其再結(jié)晶的驅(qū)動力也愈大,在液相燒結(jié)溫度一下熱處理,溫度對在結(jié)晶行為的影響不劇烈,而在液相燒結(jié)溫度以上熱處理,再結(jié)晶—長大—球化過程將迅速完成。
2.旋鍛。旋鍛工藝是提高高比重合金材料性能的一種常用方法,合金經(jīng)過多道次旋鍛后,力學性能有較大幅度提高,但延伸率會降低。旋鍛變形使得球狀鎢晶粒內(nèi)部出現(xiàn)由高密度位錯形成的胞狀組織以及長條狀形變晶粒,且粘結(jié)相內(nèi)位錯密度較高,從而提高材料的力學性能。
不過在大變形旋鍛過程中,由于鍛造次數(shù)過多,且每一次鍛造均要嚴格控制工藝參數(shù),使整個工藝變得相對復(fù)雜,其間的每一次鍛造參數(shù)均影響材料的質(zhì)量和性能;旋鍛工藝參數(shù)控制不當,容易出現(xiàn)變形不均勻現(xiàn)象,造成心部和表面積硬度不一致,影響后續(xù)加工;并且多道次鍛造及多次加熱使得材料的利用率低,能耗大,造成成本大幅上升;截面積變形也不均勻。