細晶鎢合金的制備與動態失效行為

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標簽：細晶鎢合金,鎢合金
W-Ni-Fe合金由于具有密度高、抗拉強度高、延性好等一系列優異的力學性能，在航天航空、國防軍工等方面有著廣泛的應用，尤其是在用做桿式動能穿甲彈彈芯材料方面，日益受到國內外科研工作者的重視。由于W-Ni-Fe合金具有與貧鈾彈接近的高密度和良好的力學性能以及環境友好的優點，因而成為目前替代貧鈾彈(DU)*理想的材料。但與貧鈾彈相比，鎢合金在穿透過程中容易形成蘑菇頭而不能形成很好的絕熱剪切帶，其穿甲威力不能和DU彈相媲美。為了提高鎢合金的穿甲自銳性，人們做了大量的研究。BOSE等[4]研究表明，鎢合金的晶粒細化有利于材料高速加載下局域剪切變形，這種變形機制是穿甲材料自銳化的實現方式之一。WEI等[5]研究了納米晶鎢的局域剪切變形，進一步驗證了晶粒的細化有利于材料的沖擊失穩。BOSE和GERMAN[6]通過添加難熔金屬Mo和Re來細化材料的組織。近年來，人們在添加稀土細化組織方面也做了大量的工作。PARK等[8]研究發現，添加稀土Y2O3有利于細化鎢合金的晶粒和提高材料的動態力學性能，特別是在不形成絕熱剪切帶的條件下產生“自銳化”，提高了穿甲能力。
1) 采用噴霧干燥−熱還原的方法可以制備出晶粒尺寸為40~50 nm的93W-4.9Ni-2.1Fe復合粉末。
2) 納米級復合粉末在1 380~1 410 ℃之間 燒結可實現材料的近全致密化，比同種成分的傳統鎢合金的燒結溫度降低了120 ℃左右，合金的相對密度可達99%以上，微量稀土摻雜對燒結的致密化有一定的抑制作用。
3) 細晶鎢合金在高應變率加載下相對于傳統鎢合金具有更高的合金強度和延性，同時，細晶鎢合金能在較低應變率下發生絕熱剪切，晶粒細化有助于提高W-Ni-Fe合金的絕熱剪切敏感性。
4) 添加稀土元素Y有利于提高鎢合金在高應變率加載下的延性和*大應力值，同時有利于絕熱剪切帶的形成和擴展，使鎢合金材料具有更高的動態力學性能。