軍用鎢鋯合金合成技術

鎢是一種非常重要的有色金屬，它具有密度高、強度大等一系列特性，通常被用於配重材料、遮罩材料以及軍用戰鬥部材料，在醫療、工程機械、五金工具、軍事、航太等領域應用範圍廣闊。鎢鈦合金是一種重要的冶金添加劑，主要用於製造高硬度高強度的鎢鋼、含鎢高溫鈦合金等。而含有鎢的鋯合金由於具有較好的縱火能力也在軍事領域有較廣闊的應用前景。

傳統製備鎢鋯合金的方法主要有非自耗電弧熔煉法和自耗電弧熔煉法兩種。這兩種方法均是以電弧作為熱源，將鎢和鋯熔化形成合金。在這兩種方法中，作為原材料的鎢主要有鎢粉和純鎢屑兩類。無論是採用鎢粉還是鎢屑，均是將其與海綿鋯機械混合，直接用於電弧熔煉的原材料。

鎢屑是毫米尺度的、已經形成緻密組織的純鎢塊體，鎢屑在電弧熔煉過程中，只有接近電弧中心附近的鎢屑才能達到熔點而熔化，而由於比表面積小，也只有表面的一層鎢可以快速與周圍的鈦、鋯形成合金。當混合原料中鎢含量高於10％以後，電弧熔煉過程常常難以保障所有鎢屑的完全熔化並進而形成高鎢含量的合金，而在原純鎢塊體中心也常常殘留有未合金化的鎢粒，這直接導致熔煉獲得的合金成分不均勻。

針對上述的技術現狀，研究人員改進了現有鎢合金的電弧熔煉方法，使鎢含量可達到10％以上，最高可達40％。例如，製備Zr-30W合金的過程就包含以下步驟：

(1)鎢粉壓坯

將原料鎢粉在壓機上壓制成鎢粉壓坯，成形壓力500MPa。

(2)鎢粉壓坯破碎

將上一步製備的鎢粉壓坯破碎成0.1mm～5mm之間細微性的鎢粉壓坯顆粒。

(3)配料

採用上一步制得的鎢粉壓坯顆粒和海綿鋯為原料，按重量百分比混料200g，其中鎢粉壓坯顆粒30％、其餘為海綿鋯。

(4)真空電弧熔煉

將配好的原料放入坩堝中，採用通常的真空非自耗電弧熔煉工藝進行3次熔煉獲得 鑄錠，每次熔煉後鑄錠冷卻到200℃以下出爐。出爐後即可制得的高鎢含量鎢鋯合金(即Zr-30W)。

與現有技術相比，改進方法的優點在於：鎢粉原料進行預壓坯並破碎的方法，改善鎢粉原料與其他金屬原料在熔煉過程中的分佈狀態。一方面，預壓坯鎢粉可以大幅度減少鎢粉原料的體積，解決大比例鎢粉原料難以與海綿鋯等原料混合的難題，另一方面，鎢粉原料與其他金屬原料的結合形式得到了改善，使得電弧重熔過程中疏鬆的鎢粉坯料可以迅速熔化並與周圍的鋯形成合金，並結合電弧熔煉，熔煉過程疏鬆的鎢粉壓坯熔化迅速，與周圍合金元素冶金反應也進行的很完全，進而獲得成分均勻的高鎢含量鎢合金鑄錠，最高獲得鎢含量可高達40％的成分均勻、無偏析、無夾雜的高鎢含量合金。

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