钨合金通常为难熔金属，一般由W-Ni-Fe (钨-镍-铁) 或W-Ni-Cu (钨-镍-铜) 或W-Ni-Cu-Fe (钨-镍-铜-铁)构成，有些钨合金还有添加Co (钴)、Mo (钼)、Cr (铬)等。他们有很高的熔点，密度是钢铁的2倍，并且重量比铅重50%。钨的含量在合金中通常占90%~98%，这也正是钨合金能有高密度（通常为16.5克/厘米3~18.75克/厘米3）的原因所在。Ni、Fe、Cu则被用作是粘合剂，起到让易脆的钨粘结在一起的作用，从而，增强钨合金的延展性，使其易于加工。

军用钨合金的性能和应用：
为了在军事领域中减少环境有害物质的出现，钨相关产品被用来作为一个在子弹和射击的铅和贫化铀的无毒替代品。现在广泛采用高密度的金属，如钨的目标是创建功能，密度高，无毒的武器弹与控制影响的行为。现在，钨合金日益成为制作军事产品的原料,如子弹,装甲和炮弹,弹片头,手榴弹,猎枪,子弹弹头,防弹车,装甲坦克,大炮部件,枪支等。

军用钨合金的优点：
高密度
优秀的机械性能，如高的减振能力和高杨氏模量。
优秀的辐射屏蔽财产
高导热，热膨胀系数低
高的高温强度和抗热震性
高抗氧化，耐腐蚀性

军用钨合金是钨合金块的一部分，采用金属注射成型技术，近净成形技术和加工方法与传统的优势相比，是一个制造优质的精密组件。直接生产小型的部分约0.1克到200克相比具有复杂的几何形状，投资铸造，粉末冶金，金属注射成型零件的公差可以举行+ / -0.1〜0.5％，相对密度高95％到99 ％和更一致的微观结构和力学性能较高。没有或只有微量机所需的工作，材料利用率高达97％，部分尺寸的制造公差小，重复性好，可调节的物质组成，精细零件表面光洁度，可改进强度和穿着热处理电阻高。


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随着科技工业的发展, 对异型、结构复杂的钨合金零部件的需求越来越大, 压制-烧结工艺已经不能满足社会对异型钨合金小零部件的需求。易碎钨合金穿甲弹要求弹芯穿透靶板后有很强的穿甲后效,这就要求材料的穿甲破碎性较好, 但材料的穿甲破碎性较好时, 其加工性能就较差。目前主要采用压制-烧结的方法生产钨合金材料, 而此法只能生产形状较简单的制品, 故限制了钨合金的应用范围。

为解决易碎钨合金材料的难加工和穿甲破碎性的矛盾, 注射成形( MIM) 工艺脱颖而出。MIM是一种将传统粉末冶金技术和塑料注射成形技术相结合的粉末冶金近净成形新技术。其基本工艺过程为: 将固体粉末与有机粘结剂均匀混合并制粒, 用注射成形机注射成形, 再热脱脂或溶剂脱脂将毛坯中的粘结剂脱除, 最后经烧结致密得到最终产品。

直接注射成形使得钨合金弹芯几乎不需要再加工, 这样不仅解决了易碎钨合金材料的难加工和穿甲破碎性的矛盾, 还降低了原材料消耗。MIM在制备形状复杂、组织结构均匀、性能优异的近净成形小零部件等方面具有很强的技术优势和成本优势。MIM因可直接制造出具有最终形状的零部件, 且产品致密度高、组织均匀、性能优异、生产成本低, 故被誉为“ 当今最热门的零部件成形技术”。


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难熔金属一般指熔点高于1650℃并有一定储量的金属。也有将熔点高于锆熔点（1852℃）的金属称为难熔金属。难熔金属材料是以难熔技术金属为基体，添加其他元素形成的合金。3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用难熔金属材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。同时，3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有难熔金属粉末，与电脑连接后，通过电脑控制把难熔金属材料一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术 在航空领域得到应用，人们用它来制造战机主承力部分。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。

3D打印技术不仅仅能够用来制造塑料枪。目前，3D打印技术已经被大量应用于各国武器装备的研发和制造之中。先进的3D激光打印机，不仅可以烧结或者融合塑料、蜡和砂子，还可以直接烧结难熔金属。在传统的战斗机制造流程当中，飞机的3D模型设计好后，需要进行长期的投入来制造水压成型设备，而使用3D打印这种增材制造技术后，零件的成型速度、应用速度得以大幅度提高。中国自行研制的歼15舰载战斗机广泛使用了3D打印技术制造难熔金属材料主承力部分，包括整个前起落架。据透露，由3D打印技术制造的难熔金属材料还将应用于歼20和歼31五代机。

3D打印技术还可直接用于战场的装备维护与保障。目前，美国陆军已向阿富汗部署移动实验室。同时，美国陆军也在加速3D打印技术实战化部署，以提高战时装 备保障能力，增强持续战斗力。利用3D打印技术可以及时打印毁损部件，然后由技术保障人员装配起来，让武器装备重新投入战场。


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穿甲弹材料一般要求具有高密度、高强度、高延展性、高冲击韧度等性能。随着动能穿甲弹向高初速、高膛压、大长径比、且完全依靠弹芯材料本身强度承受高速发射和保证飞行正常的方向发展,对穿甲弹用钨合金材料的性能要求更加苛刻,不仅要求其有高的强度韧性, 且须有良好的动态压缩强度。随着现代装甲防护技术的发展, 传统的钨合金已越来越不适应现代战争的需要, 必须对其进行改进和创新, 制备出具有高侵彻性能的新型钨合金。

国外钨合金穿甲弹材料的研究经历了不同发展阶段。早期的钨合金材料选W-Ni-Fe系, 并加入少量的Co, 而W的质量分数一般为90%~93%, 研究主要集中在Ni/ Fe比和烧结工艺方面, 力求提高材料的强度和塑性。钨合金用作动能穿甲弹材料的目标是取代贫铀材料。20世纪90年代初期, 研究人员开始关注钨合金穿甲弹在侵彻过程中的自锐化效应并将其与材料的绝热剪切性质相联系, 试图通过加入其他合金元素或用各种形变强化手段来提高钨合金材料的侵彻能力, 但与贫铀材料相比仍存在较大的差距。

有研究表明, 贫铀弹的自锐化效应来自贫铀材料所具有高的绝热剪切敏感性( 即易于发生绝热剪切现象) 。正因为贫铀穿甲弹弹体在侵彻过程中的自锐化效应, 使其在相同条件下的侵彻深度要比常规钨合金穿甲弹高出15%~ 30%。而常规钨合金穿甲弹侵彻靶板时, 由于粘结相强度较低、韧塑性较好, 弹体前端材料出现大的塑性流动并反向翻转, 形成粗大的“蘑菇头”, 从而降低其侵彻能力。因此, 研制具有自锐化效应的新型钨合金材料成为新的重点发展方向。美国作为该领域技术先进的国家, 目前已进入新的研究阶段, 据报道现已研制出侵彻能力与贫铀材料接近的新型W-Ni-Mn合金, 用此钨合金制造的动能穿甲弹在高速冲击条件下可以保持其形状, 故可替代存在放射性污染的贫铀合金穿甲弹。

近些年来, 我国科技工作者对穿甲弹用高密度钨合金进行了多方面的试验研究和机理探讨, 特别是在对添加合金元素和形变强化等方面进行了大量卓有成效的研究。随着弹用钨合金技术的公开, 一些院校和科研机构也开展了相关研究, 大大促进了钨合金材料性能的提高。相关科研机构相继研究了W-Ti、W-Hf、W-Ni-Mn以W-Ni-Al 等合金, 使这些材料的绝热剪切敏感性有所提高, 但弹体的自锐化效应仍不显著, 我国在该领域的研究水平与国外先进水平相比尚存在较大差距。


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