钨基高密度合金热处理力学性能的研究 匕兰 常哲 （１．中国人民驻七二四厂军事代表室；２．辽沈工业集团有限公司军品第二分公司） 摘要：钨基高密度合金因具有高密度和优异的力学性能而得到了 处理工艺将在以后各章节中详细阐述。 广泛的应用。本文采用扫描电镜、室温拉伸和室温冲击等手段，系统 ⑨监测、分析。 地研究了热处理对钨基高密度合金力学性能的影响。钨基高密度合 金热处理实验证实，真空退火、固溶淬火对钨基高密度合金力学性能 有显著的影响。真空退火能有效地提高合金的力学性能，这是由于真 空退火能减少氢气烧结态合金中的氢脆，并且使镍和铁在钨中的扩 散层增厚，界面结合力提高，从而提高了界面结合强度，合金力学性 能显著提高。 ４性能检测 ４。１抗拉强度检测 在ＬＪ一３Ｏ００Ａ型机械式拉力试验机上进行抗拉强度 ［ 测试，拉伸速率为１ｍｍ／ｍｉｎ，相应的应变速率为１．１ Ｘ １０≈ Ｓ～。抗拉强度ｄ ｂ为口ｂ＝ （４—１） ’） 关键词：高密度合金热处理性能 １绪论 高密度钨合金是一类以钨为基，并添加有Ｎ 、Ｆｅ、 Ｍｎ、Ｃｏ等元素的合金，其密度高达１６．５～１９．０ｇ／ｃｍ。。高 式中：Ｆ为断裂载荷，Ｓ为试样截面积。 ４．２伸长率检测 借助抗拉试样进行合金延性测试，其室温伸长率。为 ７ ７ 密度钨合金不仅密度大，而且还具有一系列优异的性能， ｏ： Ｘ １ ００％ （４—２） ￡０ 例如强度高、硬度高、延性好、机械加工性能好、热膨胀系 式中：Ｚ为试样断后长度，ｆｎ为试样断前长度。 数小、导热系数大、抗氧化和抗腐蚀性能好、可焊性好等。 这些优异的性能使其在尖端科技领域、军事和民用工业中 ４．３冲击韧性检测 在摆锤式冲击实验机上借助１ ０×１ ０×５５无缺口试 得到了广泛的应用。 ２钨基高密度合金的研究现状 样进行冲击性能测试。冲击韧性０（Ｉ（＝ （４—３） ；ｂＮ 钨基高密度合金是由基体相和粘接相形成的两相组 织合金。钨合金必须具有一个良好的微观组织才可以提高 式中：Ａ 为冲击功，Ｓ 为试样截面积。 其韧性和强度，我们主要通过热处理来构建其围观组织。 ５热处理对Ｗ—Ｎｉ—Ｆｅ系合金力学性能的影响 现阶段，国内常用的热处理技术包括循环热处理、固溶淬 ５．１真空退火对Ｗ—Ｎｉ—Ｆｅ系合金力学性能的影Ⅱ向 火热处理、化学热处理、氢气气氛热处理、形变热处理和真 ＾ ５．１．１实验方案 空热处理等。 ３实验方法 ３．１合金原料 表３—１原材料性能指标 原料名称 钨粉 镍粉 铁粉 制备方法 还原 羰基 羰基 费氏粒度（ｕｍ） ３．２６ ２．６７ ６．５ 纯度（％） ９９．９ ９９．７ ９９．５ 在实验中，以铁粉、镍粉和钨粉为原料，参照表５—１ 的成分配比来制备合金；通过常规氢气烧结法烧制Ｗ—Ｎｉ— Ｆｅ系烧结态合金，制作好后将烧结态合金进行真空退火。 真空退火时升温速率为５。Ｃ／ｍ ｎ，并于１ ２００ｏＣ保温２小时 后炉冷，真空度为０．０１Ｐａ。 ５．１－２实验结果：真空退火态合金力学性能 由表５—１所示实验结果可以看出，经真空退火后合 ３．２钨基高密度合金的制备 制备钨基高密度合金，其制备工艺过程如下所述： 金的抗拉强度、伸长率得到显著提高，冲击韧性无明显变 化 表５—１ 真空退火态合金的力学性能 合金编号 抗拉强度（Ｍｐａ） 伸长率（％） 冲击韧性（Ｊ／ｃｍ。） ９０Ｗ ９３Ｗ ９５Ｗ ９７Ｗ ９２０ ９５０ ９６０ ９７５ ３３．４３ ２８ ２６ ２６．０Ｏ １５．１Ｏ ５５ ５１ ４４ ２５ ①合金成分设计及配料：参照各项研究内容科学设计 合金成分。 ②混料：以设定的合金成分的化学配比，采用钨粉、镍 粉、铁粉进行配比后，在钢质Ｖ型混料机中进行混料，混料 用球为硬质合金球，球料比为１：１，球磨时间为８小时。 ③捏合：将混好的料放入捏合机，捏合温度为１００— １２０。Ｃ，捏合时间为３０分钟。 ５＿２固溶淬火对Ｗ—Ｎｉ—Ｆｅ系合金力学性能的影响 ５＿２＿１实验方案 ④降温过筛：将捏合完的料置于温度为２５℃的空调房 制备合金的原料同上，成分配比参见表５—２。同样先 内，温度达到室温后，过４０目筛。 通过常规氢气烧结法烧制Ｗ—Ｎｉ—Ｆｅ系烧结态合金，再将 ⑥成形：本实验采用普通模压成形，压制方式为单向 烧结态合金进行固溶淬火。固溶淬火实验是在１ ２００ｏＣ充 阴模浮动压制。 满氩气的温度环境中保温２ｈ再水淬。 ⑥脱脂：脱脂在氮气罩式脱脂炉内进行。 ５＿２．２实验结果：固溶淬火态合金力学性能 （Ｚ）氢气烧结：对照实验内容采用相应的烧结工艺。 表５—３为固溶淬火态合金的力学性能测量结果。分 ⑥热处理：分别做真空退火和固溶淬火处理，具体热 析表中内容得知，合金Ｎｉ／Ｆｅ比无论设定为７／３还是９／１， ２３０ 基于性能的抗震设计 闫怀青 （广州军区空军珠海办事处） 摘要：汶川Ｉ等地震的发生让人们看到抗震结构设计的重要性，超 修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设 限高层结构设计采用基于性能的抗震设计理念和方法是可行的，采 防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命 取比标准规范更加有效的抗震措施，基于性能的抗震设计理论可完 善简化的规范设计，为规范设计的不同性能水准提供一个有效的选 择，改进已有建筑的评估和翻新，改进和完善区域损失估算，提高历 证经济效益。 的严重破坏，即“小震小坏，中震可修，大震不倒”的多级设 计思想，但其实质是以保证人的生命安全为原则的一级设 中震可修及大震不倒采用加强结构构造措施及薄弱层弹 史地震斟察的适用性，提高地震工程研究的效率，提高抗震性能并保 计理论。其设计方法采用：小震不坏采用结构线弹性验算：塑性验算。这样设计的建筑物可以避免主体结构倒塌而保 证人的生命，但地震所造成的正常使用功能的丧失和巨大 ０引言 汶川地震、玉树地震和芦县地震使人们再次看到抗震 的社会经济损失，很可能会大大超出社会和业主可接受的 结构设计的重要性，如何提高抗震性能又保证经济效益， 程度。纵观现行抗震理论和设计方法中存在的问题，可总 关键词：抗震结构设计基于性能的抗震设计 ⑦ 是我们面临的一大问题。随着经济水平的提高，我国的超 结如下：①对损失的控制不力，对业主的要求难以满足：限高层建筑工程越来越多。这些工程在房屋高度、规则性 结构性能概念不明确，设计透明度小；③结构性能标准缺 ④结构性能目标实现过程的误区。 等方面都不同水平地超过现行标准规范的适用范围，如何 乏灵活性；２基于性能的抗震设计ＰＢＳＤ（Ｐｅｒｆｏｒｍ Ｂａｓｅｄ 进行抗震设计缺少明确具体的目标、依据和手段，按照《全 国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会抗震设防 Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ） ２．１概念。近年来，地震工程学者从不同的角度致力 专项审查办法》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查 技术要点》等的要求，需要根据具体工程实际的情况，进行 于抗震设计原理与方法的完善，其中最引人注目的进展是 分析、研究，必要时还要进行试验，从而确定采取比标准规 以结构性能评价为基础的抗震设计理论（Ｐｅｒｆｏｒ— 范更加有效的抗震措施，设计者的论证还需要超限额审 ｍａｎｃｅ２ｂａｓｅｄ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｈｅｏｒｙ）和基于结构性能 查，以期保证结构的抗震安全性能，这就提出了基于性能 的地震工程学（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ２ｂａｓｅｄ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ— 的抗震设计。 ｉｎｇ） １传统的抗震设计方法局限性 美国ＡＳＣＥ一４１ ＳＥＩ对ＰＢＳＤ的定义，在分析和设计 按我国抗震规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防目 中采用弹性静力和弹塑时程分析，基于不同设防水准地震 标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响 作用，达到不同的性能目标。来实现一系列的性能水准，不 时，一般不受损坏或不需要修理可继续使用，当遭受相当 同的结构形式采用不同的性能水准，建议采用建筑物层间 于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般 变形来定义结构和非结构构件的性能，而且ＡＳＣＥ一４１ＳＥＩ （上接第２３０页） 合金编号 ９ＯＷ—Ａ ９３Ｗ—Ａ 表５—２合金成分设计 合金成分（％） Ｗ ９Ｏ ９３ 固溶淬都能大幅提高其冲击韧性与合金力学性能，但是从 性能的优越性方面来比较，Ｎｉ／Ｆｅ比设定为９／１的合金的 Ｆｅ ３ ２．１ Ｎｉ ７８ ４．９ 性能明显优于７／３的合金。 ６结论 ９５Ｗ—Ａ ９５ ３．５ １－５ ９７Ｗ—Ａ ９０Ｗ—Ｂ ９３Ｗ—Ｂ ９７ ９０ ９３ ２．１ ８．１ ６．３ ０ ９ ０ ９ Ｏ ７ （１）真空退火消除了合金中的氢脆现象，粘结相在钨中 的扩散层厚度增加，使界面结合强度大幅提高，因而真空 退火有助于改善合金性能。 ②合金中钨一钨界面处在固溶淬火后呈现出另一种 成分类似于基体的新相——韧性相，使界面结合强度及合 金力性能大幅提高。 ９５＼～～Ｂ ９７Ｗ—Ｂ ９５ ９７ ４．５ ２．７ Ｏ．５ Ｏ．３ Ａ代表Ｎｉ：Ｆｅ为７：３；Ｂ代表Ｎｉ：Ｆｅ为９：１。 （ 经固溶淬火后，Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３和９／１的合金强度 表５—３固溶淬火态合金的力学性能 ／Ｆｅ比为９／１时合金的力学性能明 合金编号 抗拉强度（Ｍｐａ） 伸长率（％） 冲击韧性（Ｊ／ｃｍ。） 和韧性大大提高，但Ｎｉ９０Ｗ—Ａ ９３Ｗ—Ａ ９３０ ９４５ ２９．ＯＯ ２６．１０ １１Ｏ １３Ｏ 显优于Ｎｉ／Ｆｅ比为７／３的合金的力学性能。 参考文献： …张存信，秦丽柏，米文宇，白志国．我国穿甲弹用钨合金研究的 ９５Ｗ—Ａ ９７Ｗ—Ａ ９０Ｗ—Ｂ ９３Ｗ—Ｂ ９５Ｗ—Ｂ ９７Ｗ—Ｂ ９６０ ９７５ ９２８ ９５０ ９７０ ９８５ ２２．１０ １２＿２０ ２７．０Ｏ ２６．１０ ２３．Ｏ０ １５．２Ｏ ８９ ５６ １２３ １３７ ９８ ４０ 最新进展与展望【Ｊ］．粉末冶金材料科学与工程，２００６，６：１—６． 【２】虞觉奇，易文质，陈邦迪等．二元合金状态图集【Ｍ】．上海：上海 科学出版社，１９８７，１０第一版：４９８． 【３】胡兴军．高密度钨合金在弹用材料中的应用及研究进展【Ｊ】．稀 有金属与硬质合金，２００９，９：１—３． ２３１
