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影響鎢合金抗拉強(qiáng)度的因素

鎢合金抗拉強(qiáng)度是指合金材料在外力作用下抵抗變形和破壞的最大能力指標(biāo)之一,反映材料的極限抗力與主裂紋的萌生、擴(kuò)展及斷口有直接的聯(lián)系,對材料的設(shè)計、失效分析、強(qiáng)度理論具有重要的意義。

影響鎢合金抗拉強(qiáng)度的因素主要有:材料成分、原料配比、生產(chǎn)過程中的溫度、應(yīng)變率、加載速率和缺口大小。

一、材料成分

通常,在其他因素都相同的情況下,材料成分不同的鎢合金的抗拉強(qiáng)度也不一樣。研究表明,90W7Ni3Fe的抗拉強(qiáng)度為900-1000MPa(AMS-T-21014),90W4Mo4Ni2Fe的約為965N/mm2(Anviloy),90WNiFeMo的約為960N/mm2(Anviloy),90W6Ni4Cu的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和比例彈性限度分別約為110000PSI、80000PSI和45000PSI(Mil-T-21014)。

二、原料配比

通常,在其他因素都相同的情況下,隨著鎢含量的升高或黏結(jié)金屬含量的降低,鎢基合金的抗拉強(qiáng)度越大;反之,鎢基合金的抗拉強(qiáng)度越小。研究表明,90W7Ni3Fe的抗拉強(qiáng)度為900-1000MPa(AMS-T-21014),93W4Ni3Fe的抗拉強(qiáng)度為900-1100MPa(AMS-T-21014)。

90W6Ni4Cu的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和比例彈性限度分別約為110000PSI、80,000PSI和45,000PSI;95W3.5Ni1.5Cu的分別約為110000PSI、85000PSI和45000PSI;90W7Ni3Fe的極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和比例彈性限度分別約為120000PSI、88000PSI和52000PSI;92.5W5.25Ni2.25Fe的分別約為114000PSI、84000PSI和46000PSI;95W3.5Ni1.5Fe的分別約為120000PSI、90000PSI和44000PSI;97W2.1Ni0.9Fe的分別約為123000PSI、85000PSI和44000PSI(上述的數(shù)據(jù)來源Mil-T-21014)。

三、溫度方面

在一定條件下,隨著溫度的升高,鎢合金的抗拉強(qiáng)度越小。研究表明,當(dāng)溫度從10℃升高到300℃時,93WNiFe合金的抗拉強(qiáng)度下降較快,強(qiáng)度和溫度的關(guān)系曲線接近線性;當(dāng)溫度從300℃升高到600℃時,93WNiFe合金的抗拉強(qiáng)度下降較緩;當(dāng)溫度600℃升高到900℃時,93WNiFe合金的抗拉強(qiáng)度有迅速下降。

溫度對93WNife合金抗拉強(qiáng)度影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

溫度對93WNife合金抗拉強(qiáng)度影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

四、應(yīng)變率方面

應(yīng)變率是指材料相對于時間的應(yīng)變(變形)的變化。一般認(rèn)為,隨著應(yīng)變率的增大,鎢合金的抗拉強(qiáng)度也會升高。但是,高強(qiáng)度的合金速率敏感性較低,低強(qiáng)度的材料速率敏感性較高。

五、斷口形貌方面

鎢合金的斷口基本上4種斷裂形態(tài)組成,即鎢顆粒解理斷裂、鎢顆粒與鎢顆粒界面分離、鎢顆粒與粘結(jié)相界面脫開、粘結(jié)相斷裂。研究表明,隨著應(yīng)變率的增加,鎢合金斷口上鎢顆粒解理比例增大,鎢顆粒與黏結(jié)相基體界面分離的比例減少,進(jìn)而會增加鎢合金的宏觀斷裂抗力,即鎢合金的抗拉強(qiáng)度隨應(yīng)變率的增加而增大。

不同溫度下93WNife合金斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

不同溫度下93WNife合金斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

六、加載速率和缺口大小

通常,隨著加載速率的增大,鎢合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也會增大,抗拉強(qiáng)度增大的幅度大于屈服強(qiáng)度。在同一加載率下,鎢合金的抗拉強(qiáng)度隨缺口的增大而增大。

加載速率對合金強(qiáng)度的影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

加載速率對合金強(qiáng)度的影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

缺口大小對抗拉強(qiáng)度的影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

缺口大小對抗拉強(qiáng)度的影響(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

鎢合金不同加載速率的拉伸斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

鎢合金不同加載速率的拉伸斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建筑科技大學(xué))

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