提高钨合金的侵彻能力
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- 发布于 2013年5月30日 星期四 16:55
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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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钨在破甲弹中的应用
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2013年5月30日 星期四 15:08
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钨在破甲弹中常用作药型罩材料。药型罩材料是聚能效应能量的载体, 其性能直接影响到射流质量, 如射流密度、射流速度和连续射流长度等。因此药型罩须具备破碎性好、侵彻力强、渗透率高等特点, 从而要求药型罩材料密度高、延展性好, 使其在射流侵彻之前能充分拉长而不断裂。根据侵彻流体动力学理论, 侵彻能力与材料的密度关系可用平方根定律描述, 而高声速材料形成的射流头部速度也较大。如果金属射流具有较高的头部速度, 就能更有效地对抗反应装甲, 缩短贯穿时间, 而在掠飞攻顶侵彻情况下更希望有尽可能快的射流速度。
钨因具有高声速( 4. 03km/ s) 、高密度( 19. 3g/cm3) 等优异性能, 故为极有前景的新型药型罩材料。钨的高声速是获得高连续射流头部速度所必需的, 而钨的高密度是提高破甲弹侵彻威力所必需的。在一般情况下, 体心立方和面心立方在组织结构上比六方晶系金属中存在更多的滑移系, 因而具有更好的动态韧性。钨属于体心立结构, 这是其作为药型罩材料的又一优势。
各种导弹武器由于飞行速度极高, 在外壳材料中必须应用钨合金, 以对抗高速飞行中因空气摩擦产生的高温。在坦克装甲车中, 钨合金不仅用来制作炮弹, 也用作复合装甲的成分, 以提高其热强度和耐高温能力。
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钨合金电镀消除石油机械的“切肤之痛”(II)
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2013年5月29日 星期三 17:51
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经过十余年的研究和试验，钨合金电镀工艺已在抽油杆，抽油杆接箍，抽油杆光杆，抽油泵的泵筒和柱塞，油管，油管接箍，螺杆钻具的螺杆等八种石油机械上进行应用，镀钨合金耐磨防腐石油机械已在大庆油田，胜利油田，克拉玛依油田，塔里木油田，青海油田，长庆油田，中原油田，大港油田，吉林油田，伊朗油田等十个油田应用，效果反馈良好。
我国著名石油装备专家，中国石油勘探开发研究院装备所吴则中教授说，自己从2006年开始接触钨合金电镀工艺，认为这项工艺是当之无愧的高新技术，具有很好的耐磨防腐性能，没有污染，是清洁工艺，同时成本与镀铬相接近，不但在石油机械领域而且在更多表面处理领域都具有应用推广价值。
据吴教授介绍，在伊朗油田，德州联合石油机械有限公司生产的5LZ89X7螺杆钻具的转子，原来采用传统的镀铬工艺，2005年在伊朗油田的饱和盐水泥浆中使用40小时,镀层脱落，改用钨合金电镀工艺，在相同工作条件下工作310小时，镀层完好;在塔里木油田，某区块H2S含量80000ppm，普通抽油杆使用一个月断裂，镀钨合金抽油杆2010年8月下井，到12月仍正常工作;在青海油田采油一厂水井2007年11月试验镀钨合金油管，2008年6月22日取出，无腐蚀、结垢，而普通油管腐蚀严重。
吴则中教评价说，钨合金电镀技术剑走偏锋，在全球高端防腐抗硫石油钢管市场，用高强度钢表面改性的方法生产的全新油井管可以全面替代双相钢和镍基合金钢，不但成本更低、力学性能和防腐耐磨性能也更好。
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钨合金手机振子振动原理
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- 分类：钨业知识
- 发布于 2013年5月30日 星期四 10:53
- 作者：marvelous
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钨合金手机振子是手机振子装置中的重要部件，和其他材料相比，钨合金在密度、硬度、耐磨性等方面具有显著优势。
钨合金手机振子是用于手机马达上的偏心装置。下图是手机振子用于空心马达的结构图。
马达利用线圈所受电磁力而旋转，当线圈被输入电流方向为X时，根据“弗莱明左手法则”，线圈将被向上推动；同时，电流方向与X方向反向时，线圈被向下推动。这两种力相互作用。达到平衡，使马达旋转起来。这种在电流通过线圈在磁场中收到的力被称之为电磁力。在电磁力的推动下马达不停地旋转。位于端部的手机振子由于重量的不对称，在旋转过程中产生振动。手机振子一直处在高速旋转状态，所以对其耐磨性能有较高的要求。
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钨合金电镀消除石油机械的“切肤之痛”(I)
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- 发布于 2013年5月29日 星期三 17:44
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油田设备的“腐蚀”与“磨损”被称为两大世界级难题，全国约2.92万口油井都存在不同程度的腐蚀与磨损，随着我国油气田开发年限和设备使用年限的增长更是每况愈下。另外，高含硫原油进口量大幅增加，炼制设备的腐蚀问题同样日益突出。更加可怕的是，因腐蚀和磨损对设备安全稳定运行带来的不利影响会越来越突出。
在目前普遍使用的几种主要电镀工艺中，电镀铬工艺耐磨，成本低，但环境污染严重，且不耐氯离子腐蚀;化学镀镍磷工艺耐腐蚀却不耐磨，成本也高;热喷涂工艺各项技术指标均不错，可是生产成本高，很难大范围推广。
钨合金电镀工艺一举解决腐蚀与磨损两大难题，据统计，我国每年油井管300多万吨，而高技术含量、高附加值的高端油井管，如抗H2S、Cl-防腐油管等几乎完全依靠进口,每年进口油管60万吨，价值300亿元以上。目前，该成果已经取得8项专利许可，获得了国家机械工业科学技术奖一等奖，获得国家重点新产品证书。
钨合金电镀工艺在石油机械行业的应用，不但可以解决电镀铬带来的污染问题，更重要的是可以提高中国石油机械制造业各类关键性零部件产品的性能，给整个石油机械制造业带来了变革，促进了产业链的整体升级，特别是防腐抗硫油井臂和抗硫钻杆可应用于H2S含量大于等于15万PPM，CL-含量达150克/L的极端腐蚀环境，使我国在该产业上达到国际领先的水平，解决了我国高端钻采设备依赖国外进口设备的现状。
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