氧元素對鎢鎳鐵合金性能的影響

氧元素是鎢鎳鐵合金性能的關鍵調控因素之一。其通過形成氧化物夾雜、固溶強化和晶界偏析等機制，影響合金的力學性能、熱穩定性和加工性。因而在實際應用中，需通過原材料提純、工藝優化和去氧技術將氧含量控制在合理範圍內，以充分發揮鎢鎳鐵合金的高密度、高強度和高抗蝕性優勢。

一、氧的存在形式與作用機制

氧在鎢鎳鐵合金中主要以氧化物夾雜形式存在，如 WO₃、FeO、NiO 等。這些氧化物通常在燒結或高溫服役過程中通過氧化反應生成。

微量氧可固溶在鎢或粘結相中，改變晶格常數並引發點陣畸變。當氧含量超過固溶極限時，會在晶界或相介面處偏聚，形成低熔點共晶相（如 NiO-FeO 共晶），削弱晶界強度。例如，在高溫燒結過程中，若氧含量未控制，晶界處可能析出非彌散 β 相，導致合金力學性能下降。

二、氧含量對合金性能的影響

強度與韌性：氧化物夾雜作為裂紋源，降低合金的抗拉強度和衝擊韌性。

硬度與加工性：氧化物夾雜會增加材料硬度，但同時降低延展性，使加工過程中易出現表面裂紋。例如，含氧量較高的鎢鎳鐵合金在旋鍛加工時，絕熱剪切敏感性降低，導致穿甲彈侵徹過程中出現 “自鈍化” 現象。

電磁與物理性能改變：氧的存在會降低合金的電導率和熱導率。此外，氧化物夾雜會增加材料的鐵磁性，影響其在精密儀器中的應用如陀螺儀轉子。

三、氧含量的控制策略

原材料與工藝優化：

粉末預處理：採用還原法製備鎢粉時，通過氫氣還原可降低氧含量。鎳粉和鐵粉需選擇純度較高的原料，並在真空環境中儲存以避免吸潮氧化。燒結工藝：在液相燒結過程中，使用高溫處理的氧化鎂或氧化鋯填充料，可有效隔離氧源。

去氧與精煉技術：

添加去氧劑：在熔煉過程中加入鋯或碳，可降低氧含量。真空處理：採用真空感應熔煉或真空電弧重熔，可使氧含量減少。

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