大部分钨颗粒呈现穿晶解理断裂，黏结相呈现延性断裂，显现出较高的力学性能特征。但由于热脱脂时残留有机物未脱除完全，在样品中极少部分有夹杂物出现，这些夹杂物是影响其力学性能的很关键因素。因而，与标准拉伸试样的拉伸性能检测结果相比，实物取样的拉伸性能较低。

绝大部分钨颗粒呈现穿晶解理断裂，钨晶粒界面裂开，钨晶粒被击碎。但有所不同的是，此时断口形貌中出现个别白色夹杂物，这是由于样品较大，在脱脂时极少部分高分子有机物未脱出完全而产生残留碳夹杂的缘故；因此，实物样品中的冲击韧性较低。


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高密度钨合金与贫铀合金是目前广泛使用的动能穿甲弹材料，其密度很高且相近，但后者穿甲侵彻威力要高于前者。由于贫铀的污染问题，使得人们不断改进钨合金的性能以替代贫铀。大变形量旋锻就是一种改进钨合金穿甲性能的方法。旋锻后钨合金穿甲弹的穿甲威力显著提高，但对其机理目前仍缺乏明确的认识。

贫铀弹良好的穿甲性能源于在穿靶时的极端高应变率加载条件下，容易出现流动软化行为，并最终造成材料绝热剪切破坏而产生“自锐”现象。在穿甲过程中弹的头部材料存在硬化和软化两种竞争趋势——应变和应变率、硬化与热软化。当然热软化趋势占优时，弹头部材料出现流动软化，该行为是不稳定的，它会导致材料变形的局域化，是材料发生绝热剪切破坏，造成弹头“削减”，减少弹头穿靶的阻力——即“自锐”效应。对于钨合金，由于钨相的高熔点，使得材料的热软化趋势相对缓慢。因此钨合金材料需要经历更大的变形后才可能出现流动软化，故弹头部的“蘑菇头”会增大，降低弹的穿靶效果。

贫铀与钨合金的这种热力学性质差异可以清楚地通过分离式霍普金森压杆的冲击实验观察到，贫铀很容易发生热剪切破坏，而钨合金只有在大变形压缩或采取特殊形状的试样时才会出现热剪切破坏。

相较于烧结态钨合金，锻造态钨合金更容易发生剪切破坏。而对烧结态钨合金，发生剪切破坏则必须满足单轴动态压缩下的应变（真应变）达到45%~90%，在压剪炮上冲击压剪或用特殊形状（帽形、锥台形）的钨合金试样进行动态压缩。

在锻造态钨合金弹的穿靶过程中，弹头部的“蘑菇头”处受力状态复杂，材料总会受到沿锻造方向（径向）的载荷。并且因为该方向上的材料容易出现绝热剪切，反过来也会增加“蘑菇头”处材料的绝热剪切破坏，最终会造成有利于“自锐”效应的绝热剪切破坏。因此锻造态钨合金弹的头部在穿靶过程中将容易“自锐”而提高穿深值。比较试验得到的烧结钨合金弹和锻造态钨合金弹的贯穿直径与弹径的比值，可以发现锻造态钨合金弹的确发生了一定程度的“自锐”。

利用锻造态钨合金的这种容易绝热剪切破坏的性质，通过适当的旋锻变形将比较容易提高钨合金的穿甲威力。

锻造后钨合金的强度提高了，微观结构呈现各种异性。因此导致了锻造态钨合金宏观变形和破坏难易程度的各向异性，从而使锻造态钨合金受到沿锻造方向（径向）的冲击时，容易发生绝热剪切破坏。因此锻造态钨合金穿甲弹容易产生“自锐”现象而导致穿甲能力的提高。


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(2)YM系列超细晶粒硬质合金

YM051、YM052、YM053是上海硬质合金厂生产的一种超细晶粒硬质合金，它的WC平均晶粒尺寸为0.4～0.5µm，1µm以下的占95%以上，硬度大于92.5HRA，抗弯强度在1600MPa以上。YM051、YM052的通用性很强，既能加工钢材，又能加工铸铁，对耐热合金钢如铁基、镍基高温合金、钛合金、耐热不锈钢等难加工材料的加工效果尤为显著，YM053则主要用于加工各种铸铁。

在车削GH132铁基耐热合金钢(f62～f400mm)端面时，在相同切削用量n1=45r/min，ap1=1.0mm，f=0.15mm/r的条件下，刀具走一刀后的磨损量分别是:YM051为0.1mm，YS2为0.21mm，YG8为0.35mm;当n2=60r/min，ap和f值不变时，则分别为0.1mm、0.25mm和0.27mm。在车削其外圆时，用同一切削用量n=20r/min，ap=0.8，f=0.07mm/r，并在采用切削液的条件下，原来使用的高速钢车刀每刃磨一次只能加工一件，还保证不了锥度;用YG8车刀容易产生崩刀，每次刃磨也只能加工一件;而采用YS2或YM052车刀，每次刃磨后可加工2～3件，并能较好地保证工件的锥度和表面粗糙度。

当粗车合金半钢轧辊(硬度为60～70HS，尺寸为f800×1800mm)时，在切削用量v=17m/min，ap=16mm(YT5)或20mm(YM052)，f=0.625mm/r(YT5)或1.75mm/r(YM052)的条件下，YT5刀具耐用度明显低，只能加工200～300mm，加工效率亦低;YM052能加工500～600mm，加工效率是YT5的2～3倍。

由上可知，超细晶粒硬质合金刀具，由于其晶粒极细，刀刃可以磨得锋利、光洁;同时由于它的强度和硬度都很高，故能长时间保持刀刃有极小的圆弧半径和粗糙度。因此，在加工耐热合金钢时，使用YS2、YM051、YM052、YD05等超细晶粒硬质合金刀具比采用YT、YG、YW三类普通硬质合金刀具有较好的耐热性和综合耐磨性能，不仅其刀具耐用度有明显提高，切削效率提高数倍，而且加工工件的表面粗糙度也显著降低。它与立方氮化硼CBN刀具相比，虽然耐磨性稍低一些，但其价格却比CBN低得多，因此可广泛推广应用。


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超细晶粒硬质合金是一种高硬度、高强度和高耐磨性兼备的硬质合金，它的WC粒度一般为0.2～1.0µm以下，大部分在0.5µ,m以下，是普通硬质合金WC粒度的几分之一到几十分之一，具有硬质合金的高硬度和高速钢的强度。其硬度一般为90～93HRA，抗弯强度为2000～3500MPa，比含钴量相同的一般WC-Co硬质合金要高，与加工材料的相互吸附-扩散作用较小，特别适用于耐热合金钢、高强度合金钢以及其它难加工材料。

下面以超细晶粒硬质合金YS2，YM051，YM052等刀具牌号为例，阐述在加工耐热合金钢生产中的一些应用。
 
(1)YS2硬质合金
YS2硬质合金是一种超细晶粒硬质合金，其性能相当于ISO标准中的K30，它的WC晶粒尺寸小于0.5µ,m，硬度为91.5HRA，抗弯强度达2200MPa，在800℃时的高温硬度为930HV，比一般YG类硬质合金高出200～300HV。

在加工K3镍基铸造合金的外圆时，在相同切削用量v=5～6m/min，f=0.5mm/r，ap=0.1mm的条件下，YG8的磨损为0.5mm左右，YS2为0.25mm;在后刀面磨损量同为0.3mm时，YS2的刀具耐用度为15min，而YG8或YG8W的刀具耐用度还不到5min。

用YS2车刀加工耐热不锈钢Cr17Ni2时，当以n=700r/min，f=0.04min/r，ap=0.5～0.6mm的切削用量镗f30+0.03mm孔时，在保证精度及表面粗糙度的条件下，刀具刃磨一次的加工件数为:YT15为4～5件，YT05为29～50件，而YS2则可加工90～140件。由此可见，超细晶粒硬质合金YS2的耐磨性或刀具耐用度要比普通硬质合金高。


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1907年，一种低镍含量的钨合金问世，它是通过机械加工方法制备的，但是严重的脆性妨碍了它的应用。直到1909年，美国通用电器公司的库利奇(W．D．Coolidge)通过粉末冶金法制得钨坯条，再利用机械加工生产出在室温下具有延性的钨丝，从而奠定了钨丝加工业的基础，也奠定了粉末冶金的基础。

然而这种“延性”钨合金在灯泡点燃后表现出明显的脆性。1913年，平(Pintsch)发明了钍钨丝(ThO2的 含量为1%～2%)，从而使白炽灯丝的脆性大大降低。起初，灯丝的下垂(见钨丝的抗下垂性能)并不是一个问题，因为此时的灯丝是直丝，但1913年以后， 兰米尔(Langmuir)将直丝改为螺旋丝，这样，当灯泡使用时，高的工作温度和自重的作用使灯丝下垂，因而纯钨和钍钨都难以满足使用要求

为了解决钨丝下垂和寿命短等问题，1917年，柏斯(A．Pacz)发明了高温下“不变形”的钨合金。起初，他在制备纯钨时采用耐火坩埚焙烧WO3，无意中发现用这种WO3还原所得钨粉制成的钨丝螺旋，经再结晶后异常神秘地不再下垂。随后，经过218次反复实验验证，他终于发现在钨酸(WO3·H2O)中添加钾和钠的硅酸盐，经过还原、压制、烧结、加工等制得的钨丝，再结晶后形成相当粗的晶粒结构，既不软又抗下垂，这是最早的不下垂钨丝。柏斯的发现奠定了不下垂钨丝的生产基础，直到现在美国仍称不下 垂钨丝为“218钨丝”，以纪念柏斯的这项重大发现。

掺杂钨合金的生产工序冗长，包括钨冶炼、粉末冶金制坯和塑性加工几个主要阶段。

掺杂钨合金的生产通常选用仲钨酸铵(APT)为原料。从钨精矿制 取仲钨酸铵除了传 统的经典工艺外，20世纪50年代国际上开展了萃取法和离子交换法的研究，中国在70年代也采用了这些工艺，从而简化了工艺流程，提高了钨的回收率。20 世纪60年代以来，许多国家都相继采用蓝色氧化钨掺杂工艺代替三氧化钨掺杂，从而提高了掺杂效果。钨粉的酸洗是20世纪60年代开始应用于生产的，其主要目的在于洗去钨粉中多余的掺杂剂、超细粉和部分有害杂质，从而改善加工性能，提高钨丝的高温性能。从20世纪60年代开始，孔型轧制法不断得到应用。孔型 轧制是使坯料在一对旋转着的轧辊的孔 型中通过，在轧辊压力的作用下使断面减缩和长度延伸。

虽然只有少部分钨矿最终被做成灯钨丝和类似的产品，钨在科学上和技术上所承担的最重要的意义就是其研究成果向实际应用的转换。所获得的知识在粉末冶金新的领域，尤其是在硬质合金的制造上具有不可估量的价值。


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松木玩具车是童子军中（美国的童子军按年龄划分）一年一度的盛事。这是童子军中最流行的事。在父母的帮助下童子军用松木做自己的车，通常包含了松木、塑料轮和金属轴、配重块等。随着松木玩具车的普及，为其他行业的发展提供了一个轨道，定时器、鳞片等其他产品。

游戏规则

松木玩具车的游戏规则和万有引力的验证实验是同样的原理。在一个斜面上让车自由的行驶，在重力的作用下车开始加速，到达斜坡最下面时加速停止。在惯性的作用下车继续前进直到停止，有的也用轨道引导前进。用车在平地上行驶的距离长度来决定比赛的输赢。

配重块选择

车身重量和体积是比赛的关键。

车身的重量在车行驶前段部分起到加速的作用，而且重量越大获得的加速度越大。在车行驶的后半段重量起着减速的负作用。重量越大车对地面的摩擦力也越大，减速效果越明显。

车身体积在车的整个行驶过程都是减速作用。体积越大对空气的阻力也就越大。所以为了减少这个阻力应该尽量减小车身的体积。

综合车身的重量和体积两大因素，合理地选择配重块是赢得比赛的关键。

选择高密度金属材料的配重块是最合理的做法。密度高剂在重量上有保证也在体积上有优势。至于具体的重量则要根据比赛的不同场所来定。

钨合金配重的应用

钨合金的密度是铅的1.7倍，密度类似于黄金、铂金等稀有金属。将钨合金配重加入车内，可以保持赛车在运行中的高表现，提供车的可控制度。而且钨合金是无毒、环保材料，可供儿童和成年人安全使用，钨合金配重圆盘多运用于松木德比汽车中。

在很多应用中，钨合金配重块比铅块更适合。例如，铅在许多河流中都禁止使用，因此用钨合金配重快来取代铅块捕鱼是再好不过的。加上钨合金配重块无毒的性质，使得钨合金配重块变成应用的最理想金属。

钨合金配重块可以很容易地安装在松木玩具车上，只要在汽车底部用凿子或锋利的刀挖一个槽将配重块固定在上面。如果在重量上不是那么精确的话，也可以用钨泥进行微调。

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钨合金性能对杂质、气氛、冷却速度较敏感。杂质（如P、S等）偏析在晶界上会降低界面结合强度，从而降低合金性能。冷却速度控制不当会产生中间相或使杂质偏析在晶界。

因此，为了提高烧结态钨合金性能，对烧结态的钨合金进行热处理是必须的。烧结后的热处理包括淬火、快冷、气氛脱氢处理和表面硬化处理，其目的就是降低P、S杂质在界面的偏析，减少氢脆、提高钨合金性能或满足合金其他性能方面的要求。采用热处理热消除氢脆和磷脆，降低杂质在界面的偏析，提高钨合金的界面强度，使钨合金的强度和塑性都得以提高。


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简介

优势

生产工艺

应用

旋转锻造工艺是提高高密度钨合金材料性能生产中常用的工艺方法，高密度钨合金采用旋锻工艺加工后用于杆式动能穿甲弹时，由于强度提高，因此提高了穿甲效果，其强度可与贫铀弹相媲美。

烧结后的高密度钨合金经过多道次旋锻后，钨合金的力学性能较未变形前在强度和硬度方面会有较大幅度提高，弹伸长率会降低。大变形使得球状钨颗粒被拉长变脆具有强化左右的纤维状组织，从而使得旋锻后材料的力学性能得到较大幅度的提高。

不过在大变形旋锻过程中，由于锻造次数过多，且每一次锻造均要严格控制工艺参数，使整个工艺变得相对复杂，其间每一次的锻造参数均影响材料的质量和性能；并且多道次锻造及多次加热使得材料利用率低，能耗大，造成成本大幅上升；截面积变形不均匀，一般说来，95W-5（Ni/Fe/Co）合金旋转锻造时，变形量不能超过20%（断面减缩比）；同时，锻造温度范围窄，一般在450~600℃，这么窄的温度范围是因为95W合金在此温度范围内具有较高的塑性。当温度超过600℃时塑性下降，到900℃时塑性下降到10%左右，当温度超过1200℃，塑性下降到几乎为零。



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钨合金虽然具有较高的密度和好的力学性能，但由于钨合金表面性能如耐磨性和抗腐蚀性差而限制了其在某些方面的应用。

为此，许多科学工作者对钨合金的表面处理进行了一些研究，Dini首先将钨合金的表面进行化学腐蚀，然后在钨合金的表面电镀沉积一层Ni，以改善Ni和钨合金表面的结合强度，从而提高其表面的抗腐蚀性能。Eroglu、Ekren和Baykara直接将92.5W-5.25Ni-2.25Fe钨合金置于CH₄+Ar混合气氛中，在温度为1200℃下进行表面硬化处理。


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