低温烧结钨镍锑重合金

钨重合金 (WHA) 是包含各种成分、微观结构和性能权衡的两相合金。这些合金通常含有 88-97%（重量）的钨晶粒和镍铁、镍锰、镍铜和镍钴基体。由于其 17 至 19 g/cm3 的高密度，这些合金经常用于惯性应用，包括高尔夫球杆配重、自动上链手表配重、飞机机翼配重、蜂窝电话振动器、弹药和油田再生弹丸。其他应用包括 X 射线和辐射屏蔽，以及等离子和核保护装置。

重钨合金通常由液相烧结 (LPS) 制成。然而，由于钨的熔点非常高，达到 3422 °C，因此需要极高的烧结温度。烧结温度取决于混合物中的钨含量，介于 1500 和 1530 °C 之间。为了在低温下制造高密度钨合金，已经进行了大量的研究。降低基质的熔化温度可能是实现这一目标的可行策略。镍 (Ni) 和锑 (Sb) 在 1098 °C 时呈现共晶相。鉴于镍/锑的共晶温度和缓慢反应，该合金可用作低烧结温度钨合金的基体相。低温烧结钨镍锑合金的生产工艺如下。

（图片来源：Pahlevani, A/International Journal of Refractory Metals and Hard Materials）

使用纯度为 99.9% 的 W、Ni 和 Sb 元素粉末制备钨镍锑合金。粉末的设计数量按其化学成分90W-7.6Ni-2.4Sb、90W-6.8Ni-3.2Sb和90W-6Ni-4Sb称量。然后在高能行星磨机中以 100 rpm 的速度将它们与碳化钨球相应地混合 60 分钟。球粉比 (BPR) 为 10:1。然后将称重的粉末倒入内径为 16.5 毫米、高度为 173 毫米的圆柱形聚合物模具中。接下来，通过在 300 MPa 下冷等静压 60 秒，将装有粉末的模具压实。然后将压实的样品在纯氢气氛中保持在 900°C 下 45 分钟以减少氧化物。达到烧结温度的加热速率为10℃/分钟。然后根据烧结循环将样品在 1,100、1,200、1,300 和 1,400 °C 下烧结 60 分钟。然后以 5°C/min 的速度将它们冷却至室温。

（图片来源：Pahlevani, A/International Journal of Refractory Metals and Hard Materials）

综上所述，钨镍锑合金在1200-1300℃的较低烧结温度下成功生产。合金的相对密度在99%以上。 90 W-6.8Ni-3.2Sb合金在1300℃下烧结达到最大相对密度（99.51%）。该合金中钨的粒径约为 27.8 µm。随着锑含量的增加，钨的粒径和相对密度先增大后减小。 W-Ni-Sb合金的密度、硬度和抗压屈服强度与常规W-Ni-Fe合金相当，而烧结温度较低。

文章来源：Pahlevani, A.、Semnani, H. M. 和 Abdoos, H. 新型低温烧结钨镍锑合金：微观结构演变和机械性能。国际难熔金属和硬质材料杂志，108（2022）。

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