高比重鎢合金憑借著較高的硬度及其他良好的熱力學性能,而深受廣泛廣大機械設備、航天航空設備研究者的歡迎。鎢合金硬度是指合金材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力,測試方法有洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度的測量方法。
影響鎢合金硬度的因素有材料成分、原料配比、內(nèi)部結構、生產(chǎn)工藝、工藝參數(shù)、后處理和工作溫度等。
一、材料成分
通常,在生產(chǎn)工藝和工藝參數(shù)等條件相同的情況下,鎢基合金的硬度主要受材料成分的影響。研究表明,在鎢含量為90%下,90W7Ni3Fe的硬度為24-28HRC(AMS-T-21014),90W4Mo4Ni2Fe的約為34HRC(Anviloy),90WNiFeMo的約為32HRC(Anviloy),90W6Ni4Cu的約為24HRC(Mil-T-21014)。
二、原料配比
通常,在材料成分和生產(chǎn)工藝等因素都相同的情況下,鎢基合金的硬度隨著鎢含量的升高或黏結金屬(如鎳、鐵等)含量的降低而升高。研究表明,當以鎢為基,鎳、鐵元素為粘結劑時,90W7Ni3Fe的硬度為24-28HRC,91W6Ni3Fe的為25-29HRC,93W4Ni3Fe的為26-30HRC,95W3Ni2Fe的為27-32HRC,96W3Ni1Fe的為28-34HRC,97W2Ni1Fe的為28-36HRC(AMS-T-21014)。
三、內(nèi)部結構
鎢基合金的內(nèi)部結構有均勻結構和不均勻結構兩種。組織均勻的鎢合金的硬度分布較均勻。組織不均勻的鎢合金的硬度分布不一致:鎢含量較高的組織的硬度較高;反之,鎢含量較低的組織的硬度較低。
四、生產(chǎn)工藝和工藝參數(shù)
鎢合金的生產(chǎn)工藝主要包括粉末冶金工藝、注射成型技術或3D打印工藝。當生產(chǎn)工藝或工藝參數(shù)不同時,合金的硬度也會不同,主要是因為鎢粉末的顆粒大小受生產(chǎn)溫度和時間等參數(shù)的影響。
五、后處理
為了提高燒結態(tài)鎢合金的硬度、強度和其他力學性能,后處理成為鎢合金制備過程中必不可少的環(huán)節(jié)。后處理主要包括熱處理和形變強化。常用的的熱處理方式主要包括固溶淬火處理、真空或惰性氣氛脫氫處理、循環(huán)熱處理等;常用的形變強化方式主要有鍛造、靜液擠壓、熱擠壓、熱軋或熱擠壓(軋)與鍛造復合變形工藝。
六、工作溫度
在一定條件下,工作溫度越高,鎢合金的硬度越小,當溫度到達臨界點時,合金材料的硬度波動范圍較小。