粉末冶金钨坩埚广泛用于稀土行业，主要用来冶炼和电解制取稀土金属及其氧化物，其用途十分广泛。然而在钨坩埚的冶炼过程中易开裂是一个技术难题，在冶制的过程中，其压坯状况受到各种因素的影响，压制压力为影响因素之一。

表1  压制压力对钨坩埚压坯状况的影响

从以上表格信息可以看出，压制压力对钨坩埚压坯状况具有一定的影响，压制压力太高或太低均会影响钨坩埚压坯的合格率。


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WC的热膨胀系数为 3.84*10^-6K^-1，Co的热膨胀系数为12.5*10^-6K^-1。由于两者热膨胀系数的差异，烧结体冷却后，钴相的收缩便受到碳化钨晶粒的阻碍，从而使得合金中碳化钨和钴相存在两个方向相反的作用力：WC颗粒受到压应力作用，粘结相受到拉应力作用。因此，硬质合金球材料在冷却后因为高Co中间过渡层的存在会导致硬质合金球表层区与芯部区产生残余压应力，中间过渡层相应地存在残余拉应力。

根据断裂力学的相关知识，压应力对裂纹起到闭合作用，拉应力将促使裂纹扩展。室温下硬质合金球中表面的残余压应力的存在将会使得表面裂纹的形成困难，这是产生合金整体强化效果的重要原因。此外，裂纹一旦形成并扩展至富钴区时，尽管富钴区存在残余拉应力，将加速裂纹在Co相以及WC/Co相界面扩展，但是由于该区钴相含量高，钴良好的塑性变形大量消耗甚至耗尽裂纹前端的能量，有效地阻碍了硬质合金球裂纹的扩展。同时，由于富钴层中的钴固溶了较多的W，部分强化了Co，有利于阻碍裂纹的扩展。




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硬质合金球在制作过程中，渗碳后的硬质合金球的表面硬度高于未经过渗碳的烧结态硬质合金的硬度；随着渗碳时间增加，合金的表面硬度值先增大后减小。其原因在于硬质合金球在渗碳处理过程中，在其内部形成了钴的梯度分布，表面的钴含量降低，从而导致合金的表面硬度增大，相应地提高了合金的耐磨损性能。在渗碳处理过程中，随着渗碳时间的延长，合金表层的WC晶粒有长大的趋势，晶粒的长大将会使得合金的硬度降低，适当的梯度层厚度对提高合金的性能非常有利。

渗碳后形成梯度的硬质合金球的抗弯性能明显优于烧结态的均匀的硬质合金球。材料的抗弯强度主要取决于WC晶粒的大小和钴相厚度。在烧结过程中，随着温度的升高，WC晶粒逐渐长大，晶粒的比表面积减小，从而晶粒与晶粒之间的接触面也减小，烧结体断裂时的路径缩短，加速烧结体发生断裂；反之，WC晶粒越小，材料的断裂过程中断裂的路径越长，增加了断裂面积，有利于阻止材料发生断裂。故过长时间的渗碳由于易于引起表面WC晶粒的过分长大，加速了硬质合金球断裂的萌生，导致其横向断裂强度的下降。




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硬质合金球由于具有抛光性好、能量消耗低、化学性能稳定、耐磨、耐高温、耐腐蚀，及可回收利用等优良特性，使其在石油钻探抽油、制笔等领域被广泛应用。

硬质合金球材料在渗碳初期阶段，随着渗碳时间的增加，硬质合金球材料的横向断裂强度值也相应的逐渐增加，渗碳达到一定时间以后，硬质合金球材料的横向断裂强度开始随着渗碳时间的增加而减小。这主要是因为，在渗碳处理初期，随着硬质合金梯度结构厚度的增加，硬质合金的横向断裂强度逐渐增大，但是当硬质合金球的梯度结构厚度超过一定值时，此时硬质合金芯部WC+Co+η三相区域过小，反而不利于合金的横向断裂强度的提高，为了获得良好的综合力学性能的硬质合金球，适当大小的WC+Co+η三相区域是非常重要的。




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剑柄的配重有如下三种基本方法：
(一)剑柄配重的第一种方法是在柄端加入钨合金配重。这使得配重尽可能远离尖端，因此这是降低平衡点以及增加配重的最有效的方法。在美观，耐用性等方面钨合金也有很大的优势。而且钨合金可制成柄端内部的配重。
(二)剑柄配重的另一种方法是在手柄上加入钨合金配重。这使得剑的手柄的直径更长，更容易制作。然而，由于重量比在刀刃上更重，因此在相同的平衡点上它需要比柄端的配重更重。手柄的配重最常用的方法是环绕手柄线，这也可用于各类钨合金配重中。
(三)钨合金核心配重的方法是将剑的手柄加入中空核心材料中。钨合金核心配重基本上没有剑的外观效果，是增加相当数量的低中心的钨合金配重的相对容易的方法。然而，通常很难精确的控制一个自定义的长度，或采用较为少见的方法锯一个大直径的金属螺栓。

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赛车上使用钨合金配重的优势：
1、高比重：钨合金的密度一般为16.5~19.0g/cm^3，即相当于钢密度的两倍以上，将钨合金配重加入车内，可以保持赛车在运动中的高表现，提供车的可控制度。
2、高抗拉强度和硬度：烧结态W-Ni- Fe高密度合金的抗拉强度为800~1000MPa，热处理和形变加工处理后其强度可提高到1300~1500 MPa。由于钨合金的高抗拉强度和硬度，所以它可以用于有限空间，如赛车内。
3、延性好：W-Ni-Fe高密度合金具有很好的延性，其烧结态的伸长率可以达到10%~15%，经真空或气氛脱氢处理后，伸长率可提高到20%~30%。
4、良好的导热性及较低的线胀系数：其导热系数为模具钢的5倍，其线胀系数只有铁或钢的1/2~1/3.
5、良好的耐腐蚀性和抗氧化性：可以延长赛车的使用寿命，节约成本。
6、良好的可焊接性：高密度合金可以用铜、银焊接料进行钎焊。
7、良好的机加工特性：由于W-Ni- Fe高密度合金具有很好的延性，可以进行车、铣、刨、车螺纹和攻丝等机加工。

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粉末冶金钨坩埚广泛用于稀土行业，主要用来冶炼和电解制取稀土金属及其氧化物，钨坩埚的使用寿命比钼坩埚等其他坩埚的长，而且更耐腐蚀，应用领域十分广泛。粉末冶金生产的钨坩埚底部易开裂，该压坯状况受到不同粉末及配料的影响。

表1 不同粉末及配；料对钨坩埚压坯状况的影响

1# 粉是整形时切削下的或压制废品经破碎后孔径为85μm的筛的粉末。从以上表格可以看出采用后两种粉末时，压坯不会出现裂纹，但由于考虑到尺寸的均匀性及成本的降低，实际生产中较多地使用1# 粉+2# 粉（配料比例1:3），经由生产实践表明，非单一粒度组成的粉末压制性较好，因为这时小颗粒容易填充到大颗粒之间去，压坯强度和密度都会增加，弹性后效减小，容易得到高密度的合格压坯。


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钨坩埚（英文名称：tungsten crucibles）是金属钨制品之一，主要分为烧结成型（应用到粉末冶金技术），冲压成型，旋压型。利用钨棒车削加工成型（一般尺寸比较小），焊接成型多种，采用纯钨板，钨片和纯钨棒经相应的工艺加工而成。由于钨坩埚具有熔点沸点高，高温强度好，抗磨耐腐蚀，热传导率大，热膨胀系数小，淬透性而被广泛应用于蓝宝石单晶生长炉之中。

纵使钨坩埚有一系列的特性，然而在蓝宝石高强度的工作下，会导致钨坩埚失效。导致钨坩埚失效的原因有很多，除了热映了及机械损伤外，裂纹渗透液是重要的原因之一。裂纹渗透主要指的是钨坩埚工作过程中，三氧化二铝溶液侵入和填充到坩埚的裂纹中，因为两者的物理，化学和力学性能等不尽相同，会使得原有的裂纹扩展而不断渗透，最终导致钨坩埚失效。




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硬质合金球一般是在恶劣的环境中工作。硬质合金球具有很高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及耐高温等，因此主要应用于抽油泵、火电厂水除灰排渣系统、流体密封用旋转球等配件中。

硬质合金球在1440℃气压烧结60min后再于1400℃经过不同时间渗碳处理，在同样的制备工艺下，随着碳含量的减少梯度硬质合金的横向断裂强度明显降低，碳含量为5.5%左右的原料粉末制备出的梯度硬质合金横向断裂强度，远远高于其他两种碳含量的原料粉末制备出的梯度硬质合金横向断裂强度。其原因在于碳含量影响合金的致密化和液相出现温度等。缺碳程度过高，液相出现温度升高，相当于降低了烧结温度，因此在相同的烧结条件下，其渗碳前躯体的致密化程度不高，存在较多的孔隙。此外，提高碳含量会增大W和C在钻相中的固溶度，部分强化了Co，有利于提高其断裂强度。




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脱碳硬质合金球经过渗碳处理以后，在其表层和次表层形成成分和组织梯度分布的特征区域。渗碳处理过程中，硬质合金球置于通有流动氢气的碳黑中，形成了一个具有渗碳能力的气氛。升温过程中，氢气首先与填料中的碳黑反应生产甲烷气体，然后甲烷气体裂解生产活性的碳原子，然后通过合金的表面向合金的内部扩散。活性碳原子向合金表面层扩散，使得表层的碳含量高于内部，而硬质合金球的碳含量的升高会降低合金的液相形成温度，故硬质合金球的表层先于内部出现液相；溶解在液相中的碳原子借助液相向内扩散，与几相接触发生几相分解反应，使得反应区的几相消失而形成札和钴相，液相含量随之增大。

同时，为了降低体系的自由能，在表层液相中碳浓度梯度的作用下，几相分解出的W原子借助于液相向表层迁移而与溶解于液相中的C原子结合形成WC，使得表层的W含量增加，并遵循硬质合金球液相烧结的溶解一析出规律而在试样表层颗粒较粗的WC上析出，导致表面的WC晶粒长大。W向外层迁移的结果是反应区形成了体积缺陷。




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