高比重钨合金应用

高比重钨合金具有一系列优异的工程性能,得到了广泛的实际应用,消耗量逐年增加。高比重钨合金主要有如下应用:
一、在宇航、导弹及航空工业中的应用
1.    陀螺仪部件
陀螺仪是卫星、飞机、各种导弹和宇宙飞船的导航和控制系统的心脏,陀螺仪的稳定性与其回转质量成比例的。陀螺仪转子在工作过程中以20000转/分以上的转速旋转,因此要求材料具有足够的强度以承受离心力作用,而高比重钨合金正是这一理想材料。
2.    在导弹中的应用
除用于陀螺转子外,还用于导弹中导向装装置。
在航空工业中的应用
高比重钨合金的一个重要用途是用于飞机及直升飞机的升降控制和舵的平衡装置,飞机付翼和方向舵的控制装置以及飞机的减震装置。在直升飞机上用作转子叶片静、动平衡重及减震装置。
二、在常规武器中的应用
1.穿甲弹弹芯
国外在设计研制脱壳穿甲弹方面,为增大弹芯动能,提高穿甲能力,应用高比重钨合金是一项已见成效的技术措施,国外对此甚为重视,于七十年代初开始研制,并在较短的时间内转入使用。目前,除美国采用了高比重钨合金弹芯材料外,西欧许多国家也相应采用。
2.小口径子弹头
美国通用电气公司研究了一种97W-2.1Ni-0.9Fe合金,弹头重80克,仅用3580英尺/秒的极限速度可击穿60 ̊夹角1英寸厚的军用钢板。
三、在机械制造及仪表工业中的应用
1.压铸模
压力铸造是一种少切屑、无切屑的精密铸造工艺,能直接制造复杂形状的部件。工艺单、成品率高、无孔洞、节约原材料,尤其在黑色金属压铸中,期模具工作条件非常苛刻,它必须承受高温、高压及金属液流的冲刷,能抗腐蚀、抗氧化和抗热冲击。高比重钨合金由于具有良好的导热性和抗蚀性,是较好的压铸模材料,与铜模相比,提高使用寿命数位至数十倍。
2.手表重锤
自动手表中的重锤是利用手臂的轻微动作,并在重锤惯性的作用下,驱动发条而达到自动上弦的目的。重锤的比重越大,惯性能愈大,走时愈长。因此,要求重锤材料有足够的比重、无磁性,并有一定的强度和良好的耐蚀性,能机加工成精密另件。目前,瑞士的一些名牌自动表均采用了这类合金,其成分多为W-NiCu合金,使用时在重锤零件表面镀金或镀镍,提高抗蚀性并增加美观。我国也应用了高比重钨合金作为自动手表重锤材料。
3.    其他
高比重钨合金被用来制造刀夹,特别是镗杆。
森林月供用链锯小型发动机的高曲轴用高比重钨合金作为配重材料。
电火花加工及电化学机床的电极也是用高比重钨金制造

                 高比重钨合金

四、屏蔽材料
1.医疗器械
由于高比重钨合金的密度高,有极好的吸收射线能力,是优良的屏蔽材料。如准直仪、翼形防护组件和消半影块等均采用了高比重钨合金。医用电子直线加带器的屏蔽部件也采用高比重钨合金。
2.石油探井仪
用于双源距密度测定仪的屏蔽部件,该仪器用来测量地表层下几千米处油层的含油量,将原来铅制屏蔽部件改为高比重钨合金后,仪器体积小,准确度高,使用寿命长,已广泛应用。
3.热电发生器
是一种利用放射性同位素的聚变能发电设备,可采用高比重钨合金作容器,已广泛用于气象站、灯光浮标、音响无结电信标、海洋学研究等。
五,在电气工业中的应用
1.    电铆机用铆头材料
采用高比重钨合金作铆头材料,其寿命比原来用其他材质制成的铆头高数十倍至百倍。还可作点焊机中的焊嘴材料。
2.    触点材料
在某些大电流和高压电的开关中,采用高比重钨合金作触点材料,能抗电腐蚀,抗氧化,在超高压技术中将有广泛应用。
六、其他方面
在美国采用高比重钨合金作高性能比赛汽车曲轴的精密平衡。国际飞镖赛事中,职业选手使用的钨钢飞镖也是由高比重钨合金加工成钨合金飞镖杆制成。高尔夫球拍和网球拍镶上高比重钨合金块,可增加球拍的动量,减少球拍振动,还可用在标枪上,使其飞行平衡,着点准确。

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硬质合金的注射成形粘结剂

硬质合金的注射成形一般是采用热塑性粘结剂体系,有机粘结剂由热塑性聚合物(如聚乙烯,聚丙烯、聚苯乙烯等)与石蜡、树脂和表面活性剂等组成。表面活性剂主要用于改善粉末与热塑性聚合物的润湿性。理想的状况应该是微观层面上每个粉末都会附有粘结剂薄层,以便注射时颗粒之间阻力小,能互相粘结,坯块具有良好的密度和粘结强度。
理想的硬质合金注射粘结应具有以下特性:
1、粘度低,随温度变化小;
2、冷却后具有一定强度;
3、低分子量,可填充粉末间隙;
4、不与硬质合金粉末发生反应;
5、分解产物无毒,无腐蚀性;
6、灰分少,便于硬质合金的碳含量控制;
7、与硬质合金混合料粉末润湿性好。
 
单组分粘结剂存在粉末填充不均、熔化温度窄,脱脂困难等问题。一般将石蜡与其他聚合物、润滑剂等混合形成多组分粘结剂。不同组份混合组成的粘结剂体系由于分子量、熔化温度、分解温度等不同,在脱脂时,一种组份优先排出,使注射坯的内应力减小,形成粘结剂排出通道。为改善粉末润湿、模具润湿、混合料粘度、残余应力等脱脂行为,常在硬质合金混合料中添加润滑剂、防黏剂等。
硬质合金粘结剂成分图片
 
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注射成形粘结剂种类

注射成形粘结剂都为有机粘结剂,是PIM技术的灵魂,其加入与脱除是PIM的关键技术。一部PIM发展史也就是粘结剂的设计、加入和脱除技术的革新史。
在PIM中,粘结剂具有两个最基本的功能:增强流动与维持形状.同时它还应具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点。
 
通常采用的粘结剂主要有三种:石蜡基、油基和热塑性聚合物)、凝胶体系、热固性体系和水溶性体系。
 
热塑性体系:热塑性体系是以具有热塑性的有机化合物为主的粘结剂。在注射过程中,喂料被加热塑化,注射到冷模中后又凝固成具有一定强度的生坯。常见的有如聚乙烯,聚丙烯、聚苯乙烯等。热塑性体系是MIM粘结剂的主流与先导。热塑性粘结剂由于使用较多聚合物,成形坯强度高,但较多的聚合物会导致脱脂慢、装载量低。
 
热固性体系
热固性体系采用热固性有机化合物作为粘结剂的主要组分。喂料注入热模中发生缩合反应而固化。一般认为热固性树脂不适合于MIM,主要因为其缩合副产物通常是气体,常导致零件中出现气孔,而且热固性树脂粘度低且对温度敏感,使粉末的混合困难。
热固性粘结剂图片
水溶性体系:是从“固态聚合物溶液”(SPS)体系中发展起来的,用水溶性聚乙二醇(PEG)作主要成分,加部分PMMA或苯氧树脂作粘结剂。
 

粉末注射成形粘结剂要求

有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒,使混合料在注射机料筒中加热后具有流变性和润滑性,还要具有一定的塑形能力,即粘结剂是带动粉末流动和维持粉末形状的载体。因此,粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘结剂的要求为:
1、用量少,用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性;
2、不反应,在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应;
3、易去除,在制品内不残留碳。
4、粘度较低,但不能过低,过低容易导致两相分离。常加入表面活性剂,阻止在混料和注射过程中发生两相分离。
5、脱脂过程易于排除,且不易形成脱脂缺陷。
挤压成形粘结剂图片
在PIM中,粘结剂增强流动是其本质的功能,它使PIM具有了本身独有的优点与特点: 
(1)粘结剂的加入增强了粉末的流动性,使得粉末在注射压力下能充填复杂形状的模腔;
(2)粉末的流动性增强后,在充填模控过 程中,其压力梯度减小,密度分布就会更均匀,这对最终产品的组织均匀性有利;
(3)坯块的结构及密度均匀,使以后的脱脂和烧结过程中收缩也均匀,这样不但有利于保持坯块的复杂几何形状,也有利于尺寸公差的控制,这是制备形状复杂、少切削零件的关键;
(4)组织均匀为PIM产品具有较高性能提供了良好基础。此外增强粉末流动性,还能降低注射压力,减少磨损,延长模具及其他设备的使用寿命等。
 
维持形状是粘结剂另一项重要功能,它使PIM工艺得以顺利进行:
(1)坯块从模腔中脱出后,粘结剂使之具有一定强度,保持一定形状,便于转移搬运操作等;
(2)良好的保形性可以避免成形时的一些缺陷,如裂纹、掉角等,这对于提高产品成品率尤为重要;
(3)在脱脂时使坯块不致变形,既不使粘结剂中低熔点组元因过早软化而导致坯块塌陷,也不因气体排出过多、过快而使坯块裂开。粘结剂肩负着这两项重要的功能,也就决定了它在PIM中举足轻重的地位。
 
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粉末注射成形粘结剂要求

有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒,使混合料在注射机料筒中加热后具有流变性和润滑性,还要具有一定的塑形能力,即粘结剂是带动粉末流动和维持粉末形状的载体。因此,粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘结剂的要求为:
1、用量少,用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性;
2、不反应,在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应;
3、易去除,在制品内不残留碳。
4、粘度较低,但不能过低,过低容易导致两相分离。常加入表面活性剂,阻止在混料和注射过程中发生两相分离。
5、脱脂过程易于排除,且不易形成脱脂缺陷。
挤压成形粘结剂图片
在PIM中,粘结剂增强流动是其本质的功能,它使PIM具有了本身独有的优点与特点: 
(1)粘结剂的加入增强了粉末的流动性,使得粉末在注射压力下能充填复杂形状的模腔;
(2)粉末的流动性增强后,在充填模控过 程中,其压力梯度减小,密度分布就会更均匀,这对最终产品的组织均匀性有利;
(3)坯块的结构及密度均匀,使以后的脱脂和烧结过程中收缩也均匀,这样不但有利于保持坯块的复杂几何形状,也有利于尺寸公差的控制,这是制备形状复杂、少切削零件的关键;
(4)组织均匀为PIM产品具有较高性能提供了良好基础。此外增强粉末流动性,还能降低注射压力,减少磨损,延长模具及其他设备的使用寿命等。
 
维持形状是粘结剂另一项重要功能,它使PIM工艺得以顺利进行:
(1)坯块从模腔中脱出后,粘结剂使之具有一定强度,保持一定形状,便于转移搬运操作等;
(2)良好的保形性可以避免成形时的一些缺陷,如裂纹、掉角等,这对于提高产品成品率尤为重要;
(3)在脱脂时使坯块不致变形,既不使粘结剂中低熔点组元因过早软化而导致坯块塌陷,也不因气体排出过多、过快而使坯块裂开。粘结剂肩负着这两项重要的功能,也就决定了它在PIM中举足轻重的地位。
 
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