机械合金化粉末并非像金属或合金熔铸后形成的合金材料那样，各组元之间充分达到原子间结合，形成均匀的固溶体或化合物。在大多数情况下，在有限的球磨时间内仅仅使各组元在那些相接触的点、线和面上达到或趋近原子级距离，并且最终得到的只是各组元分布十分均匀的混合物或复合物。当球磨时间非常长时，在某些体系中也可通过固态扩散，使各组元达到原子间结合而形成合金或化合物。

其基本原理是在球磨初期，反复地挤压变形，经过破碎、焊合、再挤压，形成层状的复合颗粒。复合颗粒在球磨机械力的不断作用下，产生新生原子面，层状结构不断细化。在机械合金化过程中，层状结构的形成标志着元素间合金化的开始，层片间距的减小缩短了固态原子间的扩散路径，使钨铜元素间合金化过程加速。球磨过程中，粉末越硬，回复过程越难进行，球磨所能达到的晶粒度越小。并且，材料硬度越高，位错滑移难以进行，晶格中的位错密度越大，这些又为合金化的进行提供了快扩散通道，使合金化过程进一步加快。

在MA过程中，利用金属球对粉末体的碰撞而使粉末晶块细化，从而得到纳米晶的预合金混合粉末。采用机械合金化可以制备20nm以下的纳米复合粉末。得到的纳米晶钨铜混合粉可以在较低温度下直接烧结制取高密度、组织均匀的所需成分的钨铜材料，其晶粒为几百纳米到几个微米的数量级。这种方法目前最大的缺点是生产效率低以及长时间球磨过程中会带入较多杂质而影响产品的最终性能。

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目前，绝大部分钻孔刀具(少量 特殊用途的例外)是用高速钢制成,如麻花钻。高速钢麻花钻在技术上是成功的，且长期以来得到广泛应用。但是，这种刀具的切削速度受到很大限制。用高速钢钻头进行钻削加工时，其经济性很差(经济性同用高速钢车刀和铣刀时一样)。这对提高生产率带来了一些困难。可提高生产率的硬质合金钻头用得尚少。这种刀具尚出现一些排屑问题，因而不能采用大进给量。由日本研制的New Point无横刃的钻头克服了这些困难,并且取代了普通的高速钢钻头。

这种由日本某金属株式会社，某金属株式会社生产的无横刃焊接式硬质合金钻头也被称为新钻尖钻头的产品，规格为Φ9.5～30.5mm，用于加工孔深小于5D的孔。该钻头的特点是：轴向力小，生产率为高速钢钻头的5～10倍，切削速度为高速钢的6倍，进给量为1.5倍，孔的扩大量不超过40μm。进给量大于0.2mm/r时，切屑更为细小。

以新钻尖钻头与其他镶硬质合金刀片钻头作比较，能观察出当工件硬度增加时，新钻尖钻头的平均轴向推力和主轴功率方面比其他镶硬质合金刀片钻头增加较小，工件硬度从66HRB增加到104HRB时，新钻尖钻头的平均轴向推力增加了25%，而其他镶硬质合金刀片钻头轴向推力则要增加63%～97%。（结束）

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日本某电气株式会社和某金属株式会社均生产这种钻头，前者称为マルチ钻头，后者称为リツチカド钻头。规格为Φ4～18mm。分为标准型与短型两种，标准型适于加工深度为3D～4D的孔，短型适于加工深度为1.5D的孔。该钻头可补充可转位与焊接式钻头之间的空档，代替高速钢麻花钻。

钻头强度取决于芯厚与沟背比。标准麻花钻的芯厚为直径的15%～23%，沟背比为(1～1.3):1，而强力钻头的芯厚为直径的30%，沟背比为0.5:1，因此，使截面积增加了约30%，抗弯强度、扭转强度也相应地提高了约2倍。此外,由于控制横刃，钻头的横刃几乎为零，中心部分有前角。为了进一步减少切削力，把切削刃做成圆弧刃，径向前角为正值，而扭矩几乎不变。采用圆弧切削刃与钻头沟槽位置配合很好，使切屑成小圆弧形状，容易折断，排屑流畅，但必须采用耐磨性和强度都比较高的硬质合金材料。

这种钻头生产率为高速钢麻花钻的3～5倍。直径越小，提高幅度越大，而直径小于Φ16mm时，效果更显著。但切削刃对称性应严格控制在0.02mm，孔加工精度为；扩张量不大于30 m，表面粗糙度对于钢和铸铁为Ra25～40 m，寿命比高速钢钻头提高10倍。（结束）

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随着纳米材料科技的飞速发展，粉末的粒径越小，烧结温度就越低，从而越容易实现产品的致密化。采用超细或纳米钨铜混合粉可以在较低温度下直接烧结制得致密度较高的钨铜材料，所以他也成为了目前钨铜材料制取工艺的一个新的研究方向。钨铜电极混合粉末直接烧结法一般工艺为：钨W和铜Cu的混合粉末+成型剂→成型→脱脂→烧结→后处理。而相关学者的研究方向也就是从以下几个方面入手，即超细及纳米混合粉末的制备、成型工艺研究、烧结工艺研究。

一、粉末的制备

目前研究的热点在于如何制备超细（或纳米）钨铜混合粉末，而粉末的制取方法有许多，其中研究较多的是机械合金化法和共还原法。机械合金化（Mechanical Alloying， 简称MA），是由20世纪70年代美国人所发明的一种制粉技术，它是将W、Cu等元素粉末在搅拌、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得和进化粉末，球磨过程中采用惰性气体保护，以防止粉末被氧化。

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而熔渗气氛一般采用还原气氛，有实验将钨铜材料置于氢气H₂中进行熔渗，利用氢气H₂的还原性将钨骨架中存在的氧化物还原，提高铜液对钨骨架的润湿效果以及使其充分渗入到骨架微孔隙中，提高钨铜电极的致密性。而相反，若采用氧化性气氛及渗碳氛围，熔渗后的钨铜电极材料孔隙度过高，材料致密性以及各项性能也较差。

对后处理研究包括复压、热锻、热压、热等静压等等。对熔渗后的钨铜电极进行热等静压（Hot Isostatic Pressing， HIP）后，可以有效消除工件中的疏松、缩孔以及熔渗缺陷等问题。以W60-Cu钨铜电极为例，经HIP后的密度从12.7-12.8g/cm³提高到13.2-13.3g/cm³，硬度由50-70HRB提高到80HRB,抗弯强度由550-750MPa提高到1000MPa，电导率可达60IACS%以上。

国外学者通过冷轧对熔渗后的钨铜电极材料进行加工，研究其变形程度对材料性能的影响，其中的含铜质量分数分别为20%、30%、40%。结果表明，随着变形程度增大，材料的硬度和强度提高，用冷压烧结制备方坯，在采用冷锻、冷拔可以制成丝材，每次加工中间要进行适当退火，这种方法所制备的钨铜材料具有完全的组织致密性和优良的机械性能。

总的来说，用熔渗法制备的钨铜电极材料有致密度高、导电导热性能良好等优点。但是也存在一定的缺陷，如复杂形状不易加工、铜凝固相粗大分布不均、高温烧结钨颗粒聚集长大形成不均匀组织、熔渗后要进行机加工去除多余金属铜使得成本提高。

更多钨铜电极熔渗法相关内容请参考以下链接：

http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/79542-ti-10143 
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http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/79623-ti-10146 
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用途

钨合金穿甲弹的穿透能力主要来源于弹丸运动时的动能。除了给穿甲弹较大的初始动能外，其本身的外形质量也非常重要。钨合金穿甲弹采用钨合金作为弹芯。钨合金的密度可以达到很大，也就是说在空间有限的弹筒里面用高密度的钨合金可以最大限度的增加穿甲弹自身重量。采用钨合金弹芯也为把穿甲弹的外形设计成流线型提供了可能。

优点

钨合金属高比重合金序列，高比重合金有个最突出的特点就是比重高也就是大家常说的密度大。钨合金的密度可达到18g/cm3，是钢比重(7.8g/cm3)的2.3倍，所以弹心的断面密度大，有利于提高飞行时的存速能力和对钢板的侵彻能力，为提高穿甲弹的动能给装甲致命的打击提供了可能。

钨合金耐高温；热稳定性好，在穿甲弹飞行过程中与空气摩擦产生大量的热，要是穿甲弹中的填充物热性不好就会是它粘结在一起，无法达到穿甲的作用。钨合金的这一特性使穿甲弹很好的发挥了应有的功效。

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S刃型硬质合金钻头因为能有效解决钻尖的负前角切削和直线接触方式定心性能差的问题，因而在工业机械加工中的使用已经较为普遍，应用实例很多，我们将S刃钻尖硬质合金钻头修磨技术应用于发动机连杆小头孔的加工中，取得了良好效果。

工艺设计：20序：钻孔Ø17+0.07mm，机床转数：200r/min，切削速度10.68mm/min，走刀量0.45mm/r。铰孔Ø17.5+0.05mm。 用Ø17mm普通麻花钻钻孔时，由于钻头自定心性能及钻削稳定性差，钻出的孔径经常达到或超过Ø17.5mm，致使产品报废，操作者只好手工修磨钻尖，但修磨质量很不稳定。 我们将钻头修磨成顶角118°、轴向后角7°、圆周后角6°的低冠大S刃钻尖，S刃半径为1.5mm，两半圆连线长度为0.5mm，并在横刃处用80°圆锥砂轮开出两槽，使冠状前角大于或等于零，这样既可保证刀具主切削刃所需强度，又避免了负前角切削产生的挤压现象，减小了钻削轴向力，改善了切削性能。加工实践证明，使用该钻头不仅有效控制了孔的几何精度，而且生产效率显著提高，废品率大大下降。（结束）

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S刃型硬质合金钻头的修磨难度大，因为S刃钻尖形状复杂，很难用手工或普通钻头磨床修磨出理想的刃形，一般需要使用具有特殊凸轮机构的钻头磨床或数控磨床才能实现精确修磨。

将被修磨钻头水平装夹于A轴，修磨时锥形砂轮与刀具切削刃接触后，B轴在XZ平面内转动，A轴联动(按后刀面螺旋升程要求旋转)；同时，砂轮相对于刀具在Y轴方向下降，形成螺旋后刀面和S形横刃。 

钻尖的冠状高由圆锥砂轮(锥度为30°～60°)修磨出的圆弧大小以及螺旋面的升程率决定，升程率增大时冠状高减小，圆弧越大冠状凸起越高。此外，冠状高及S曲线的半径与钻芯厚度直接相关。 修磨低冠S刃钻尖时，为改善切削性能，可用75°角砂轮在钻尖处开出两个小槽，并使其角度与S两半圆间的连线基本平行，这样既可保持主切削刃的强度，又可减小S刃中部产生的负前角，使冠状抛物线中部刀刃的前角等于零或小于零(r≥0)。 与普通麻花钻一样，S刃钻尖的顶角也非常重要，钻尖顶角修磨范围一般在90°～135°之间。 （结束）

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中国84式12.7mm钨心脱壳穿甲弹

我国84式12.7mm钨心脱壳穿甲弹，配用于77式12.7mm高射机枪，通用于54式12.7mm高射机枪，弹头质量28g，弹心质量22g，是弹头质量的78.6%，弹心直径7.9mm，次口径比(即d1/d2，dl为弹心直径，d2为弹头直径)为0.62，初速1150m/s，在1 000m处以45°着角可以击穿15mm厚的均质合金钢板，同样以45°着角，可击穿20mm厚的均质合金钢板的最大距离为150m。而国产54式12.7mm穿甲燃烧弹距钢板9.5m处射击就产生跳弹，其只能以30°着角在830m处穿透15mm厚的钢板，125m处穿透20mm厚的钢板。可见，12.7mm钨心脱壳穿甲弹在大着角时对钢板的穿甲能力。

美国12.7mm钨合金脱壳穿甲弹

该弹全弹尺寸与同口径的普通弹相同，配用于勃朗宁M2、W85以及其他12.7mm机枪上。弹头质量27.4g，弹心直径7.95mm，弹心质量22.2g，初速1140m/s。以45°着角对15.9mm厚的均质合金钢板的最大穿甲距离为930m；以45°着角对15mm厚的均质合金钢板的最大穿甲距离可达1000m；对硬度为HB357的12.7mm厚的轧制均质装甲靶板，以60°着角射击，钨合金弹在610m处能穿透，而M2普通穿甲弹和荷兰的硬心穿甲弹在任何距离都不能穿透。

整个弹托在离枪口0.9m处脱离，前托分裂成3瓣，每瓣质量约1g，平射时，一般在距枪口20m以内散落到地面一个与弹道成半锥角(约2.5°)的面内；闭气环底托组合体质量约1.7g，坠落在离枪口大约90m的地面上。

美国20mm曳光脱壳穿甲弹(HS-804)

该弹整装弹的尺寸和普通的HS-804型弹药(美国命名为M-90系列弹药)相同。弹心材料可采用钨合金或贫铀合金，二者密度相同，可以互换，具有相同的弹药结构和内外弹道性能。弹头质量89g，初速1085m/s，弹心质量65g，底部装有曳光管，曳光距离1 000m。对轧制均质装甲钢板的侵彻能力：45°着角时，对硬度为HB375，厚15.9mm和19.1mm的钢板的最大侵彻距离分别为1500m和108m；对厚25.4mm(硬度为HB360)的钢板的最大侵彻距离为220m；60°着角时，在500m处能穿透17mm厚的钢板，1000m处能穿透14.5mm厚的钢板。

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钨心脱壳穿甲弹弹头的典型结构，由弹心、前托(上托)、底托和闭气环组成。在膛内，底托包覆着弹心在火药燃气作用下沿枪管运动，使质量较轻的弹头获得高初速和转速。出枪口后，底托脱落，弹心飞向目标。弹心是穿甲元件，由钨合金材料制成。因为钨合金的比重为18g/cm3，是钢比重(7.8g/cm3)的2.3倍，所以弹心的断面密度大，有利于提高飞行时的存速能力和对钢板的侵彻能力。其外形设计成能减小飞行时空气阻力的最佳形状，通常设计为圆柱体和圆弧加圆锥头部的结合体。弹心底部有一圆柱孔，孔内装有曳光药剂，底端面上刻有2条平行的凹槽，发射时靠惯性力卡进底托支撑面以带动弹心可靠旋转，使弹心飞行稳定。

前托一般为圆柱加圆锥的外形，采用有纵向预制槽的3瓣结构，用塑料注塑成型。它既可保护弹心又使弹头具有良好的供弹性能，还可以保证弹心运动的正确性和脱壳的可靠性，提高射弹散布精度。

闭气环是用塑料注塑成型，注塑时，底托以嵌入件加入，结合成一体。闭气环的外径大于线膛阴线尺寸，底托用铝合金材料制成。

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