硼化锆添加对 93wt% 钨合金的影响

最近，有研究人员通过粉末冶金制备了用高度均匀分散的 ZrO2 颗粒增强的 93wt% 钨合金，同时研究了硼化锆添加 (ZrB2) 对 93wt% 钨重合金的影响。

钨重合金 (WHA) 通常根据基体的成分进行分类。基体成分的比例显着影响钨合金的力学性能。在钨中加入镍和铜，制成钨合金，降低烧结温度。这些合金继续使用，特别是在非磁性材料中。后来铁被铜取代，这增加了钨合金的强度。例如，添加 Y2O3 和铼以减小钨颗粒的尺寸并改善机械和磨损性能。在铁被快速氧化的同时，锰被取代以降低烧结温度并改善剪切键的形成。

（图片来源：李/材料科学与工程）

在最近的一项研究中，Wang 等人表明与纯钨相比，W-ZrB2合金的力学性能明显提高，原本较弱的界面得到明显强化。此外，硼化锆的添加也被证明对具有固有脆性和弱晶界的钼合金有效。

为制备性能优良的细晶钨重合金，选用两步还原法制备的超细复合粉末93W-4.9Ni-2.1Fe为原料。透射电子显微镜和功率谱分析表明，ZrO2 颗粒是由 ZrB2 与晶界氧反应形成的。 93W-0.75ZrB2合金的最大抗拉强度、伸长率和硬度分别可以达到963±16 MPa、18.4±1.3%和387.6±4.4 HV。 EBSD 表征表明，WHA 具有两相分布的微观结构特征，由没有优选晶体取向的 BCC W 晶粒和 FCC γ 基体相组成。 93W-0.75ZrB2合金中的W晶粒尺寸为19.2±8.6μm，远小于93W合金中的。

（图片来源：李/材料科学与工程）

结果表明，在未添加 ZrB2 的 93W 合金中，也发生了很大一部分 W-W 界面剥离。因此，93W 合金由于界面结合最弱而表现出较低的强度。随着ZrB2添加量的增加，W晶粒尺寸明显减小，W晶粒解理断裂次数增加，从而提高了抗拉强度。当ZrB2的添加量增加到0.75 wt%时，ZrO2颗粒在合金中分布均匀，对氧化物分散强度产生影响。

文章来源：Li, Z. B., Wang, Y., Zhang, H., Chen, B., Zhang, G. H., & Chou, K. C. (2021)。添加 ZrB2 对 93 wt.% 钨重合金显微组织演变和力学性能的影响。 材料科学与工程：A, 825, 141870. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2021.14187.

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