影響鎢合金抗拉强度的因素

鎢合金抗拉强度是指合金材料在外力作用下抵抗變形和破壞的最大能力指標之一,反映材料的極限抗力與主裂紋的萌生、擴展及斷口有直接的聯繫,對材料的設計、失效分析、强度理論具有重要的意義。

影響鎢合金抗拉强度的因素主要有:材料成分、原料配比、生産過程中的溫度、應變率、加載速率和缺口大小。

一、材料成分

通常,在其他因素都相同的情况下,材料成分不同的鎢合金的抗拉强度也不一樣。研究表明,90W7Ni3Fe的抗拉强度爲900-1000MPa(AMS-T-21014),90W4Mo4Ni2Fe的約爲965N/mm2(Anviloy),90WNiFeMo的約爲960N/mm2(Anviloy),90W6Ni4Cu的極限抗拉强度、屈服强度和比例彈性限度分別約爲110000PSI、80000PSI和45000PSI(Mil-T-21014)。

二、原料配比

通常,在其他因素都相同的情况下,隨著鎢含量的升高或粘結金屬含量的降低,鎢基合金的抗拉强度越大;反之,鎢基合金的抗拉强度越小。研究表明,90W7Ni3Fe的抗拉强度爲900-1000MPa(AMS-T-21014),93W4Ni3Fe的抗拉强度爲900-1100MPa(AMS-T-21014)。

90W6Ni4Cu的極限抗拉强度、屈服强度和比例彈性限度分別約爲110000PSI、80,000PSI和45,000PSI;95W3.5Ni1.5Cu的分別約爲110000PSI、85000PSI和45000PSI;90W7Ni3Fe的極限抗拉强度、屈服强度和比例彈性限度分別約爲120000PSI、88000PSI和52000PSI;92.5W5.25Ni2.25Fe的分別約爲114000PSI、84000PSI和46000PSI;95W3.5Ni1.5Fe的分別約爲120000PSI、90000PSI和44000PSI;97W2.1Ni0.9Fe的分別約爲123000PSI、85000PSI和44000PSI(上述的數據來源Mil-T-21014)。

三、溫度方面

在一定條件下,隨著溫度的升高,鎢合金的抗拉强度越小。研究表明,當溫度從10℃升高到300℃時,93WNiFe合金的抗拉强度下降較快,强度和溫度的關係曲綫接近綫性;當溫度從300℃升高到600℃時,93WNiFe合金的抗拉强度下降較緩;當溫度600℃升高到900℃時,93WNiFe合金的抗拉强度有迅速下降。

溫度對93WNife合金抗拉强度影響(圖源:徐英鴿/西安建築科技大學)

四、應變率方面

應變率是指材料相對于時間的應變(變形)的變化。一般認爲,隨著應變率的增大,鎢合金的抗拉强度也會升高。但是,高强度的合金速率敏感性較低,低强度的材料速率敏感性較高。

五、斷口形貌方面

鎢合金的斷口基本上4種斷裂形態組成,即鎢顆粒解理斷裂、鎢顆粒與鎢顆粒界面分離、鎢顆粒與粘結相界面脫開、粘結相斷裂。研究表明,隨著應變率的增加,鎢合金斷口上鎢顆粒解理比例增大,鎢顆粒與粘結相基體界面分離的比例减少,進而會增加鎢合金的宏觀斷裂抗力,即鎢合金的抗拉强度隨應變率的增加而增大。

不同溫度下93WNife合金斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建築科技大學)

六、加載速率和缺口大小

通常,隨著加載速率的增大,鎢合金的抗拉强度和屈服强度也會增大,抗拉强度增大的幅度大于屈服强度。在同一加載率下,鎢合金的抗拉强度隨缺口的增大而增大。

加載速率對合金强度的影響(圖源:徐英鴿/西安建築科技大學)

缺口大小對抗拉强度的影響(圖源:徐英鴿/西安建築科技大學)

鎢合金不同加載速率的拉伸斷口形貌(圖源:徐英鴿/西安建築科技大學)

 

 

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