钨业知识

钨铜电极混合粉末直接烧结法

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月23日星期五 16:58; 点击数：944

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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钨铜电极熔渗法（六）

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月23日星期五 16:56; 点击数：816

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。

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钨合金穿甲弹用途及优点

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月23日星期五 13:43; 点击数：1017

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刃型硬质合金钻头修磨技术的应用实例

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 18:45; 点击数：1099

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

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 18:43; 点击数：771

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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钨心脱壳穿甲弹类型

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 17:34; 点击数：1566

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。

钨心脱壳穿甲弹结构

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 17:31; 点击数：956

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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钨铜电极熔渗法（五）

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 17:14; 点击数：798

多孔钨骨架的烧结工艺也是钨铜电极熔渗法中一个关键的要素。相关研究学者对烧结工艺以及参数展开了较为细致的研究，其中包括烧结温度、保温时间、升/降温速率、烧结气氛、含气体总量等等。烧结温度主要是根据钨粉粒度的大小、粒度分布和压制密度等因素来选择的。相关实验表明，当钨粉粒度为5-9μm，预烧温度为1000℃，熔渗温度为1350℃时，可获得较好的钨铜电极材料。而另一个实验中，研究人员重点研究了在氮气N₂气氛下烧结制造的钨铜高压开关触头材料，发现在氮气N₂气氛中所烧结的钨铜电极触头材料结合面无氧化、无碳化且无杂质析出，材料的组织均匀致密，钨粉颗粒大小分布均匀且被Cu均匀包覆。

对熔渗工艺机理的研究相对较少，一般熔渗分析都是定性的分析各种工艺参数，如温度、时间、气氛等等。熔渗机理以钨铜材料来说，是指铜液润湿多孔钨骨架基体，在毛细管力的作用下，铜液沿着颗粒间隙流动并填充多孔钨骨架孔隙。熔渗温度的选择也相当重要，需保证熔渗金属在该温度下具有较小的年度和较高的表面张力，能够迅速填充孔隙。

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钨铜电极熔渗法（四）

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月22日星期四 17:12; 点击数：814

以目前的技术研发情况来说，钨骨架成型的方法主要包括模压成型、挤压成型以及注射成型等方法。对于模压成型来说，压制的压力、速度、保压时间等都会对压坯质量产生影响，而压坯质量的好坏直接影响到最终产品的性能。研究人员对钨铜电极的压制过程进行了分析，其经过数据的分析认为压制力的大小与钨铜合金成分、含钨量、诱导铜的量、粉料粒径的搭配、压坯的高径比以及成型剂、脱模剂等有关。在保证压坯密度的前提下，适当延长压制时间，可进一步减小压模脱出后的弹性后效。

而挤压成型可查阅的文献并不多，有人采用石蜡作为增塑剂，研究了材料的选择、掺蜡量、掺蜡工艺、预压以及挤压成型温度、脱蜡与预烧工艺对钨骨架的挤压成型工艺的影响，其认为挤压法制造的钨骨架对于直径小于8mm及其他小面积截面形状的钨铜合金具有一定优势，且当钨骨架含钨量约为70%-90%时，熔渗性良好，各项性能均较为稳定。

相比之下，注射成型技术的使用相对较为广泛，其是将钨粉通过注射成型制成一定形状的多孔钨坯，然后经过烧结和熔渗得到相应的材料。相关研究人员采用注射成型技术制备的钨骨架，研究了含铜质量分数分别为10%、15%、20%的钨坯的注射成型，获得了较好的效果。其将预先制备钨骨架经900℃预烧后，在1500℃熔渗90-120min，得到了密度为99.2%，横向断裂强度为1500MPa的复合材料，各项性能优良。
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钨铜电极熔渗法（三）

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月21日星期三 16:45; 点击数：811

实验人员采用平均粒度为1.0-3.0μm的五种钨粉制备钨铜W-Cu电极材料，得出了不同粒径钨粉制备的钨铜电极在电火花EDM（Electrical Discharge Machining）应用中的腐蚀比与加工速率。结果显示，加工硬质合金80WC-20Co时平均粒度为2.0μm的五分试样各项性能最好，腐蚀比较小，加工速率也较快。除此之外，不同粒径的粉末相互掺杂搭配，在混料时加入少量的诱导铜粉都能在一定程度上提高产品的相关性能。有国内学者选用0.8-3.0μm的四种不同粒度钨粉进行粉末搭配实验，所得出的结论是当两种粉末性能相差较大时，即使其平均粒度很细，搭配粉末烧结坯密度仍然较低，且微观组织不均匀；而当两种粉末性能相接近时，所搭配粉末的烧结密度较高，微观结构均匀。

而对于钨骨架的研究来说，其是采用熔渗法制备高致密度钨铜材料电极的关键技术。由于钨本身熔点很高，硬度又极高，高温烧结收缩率较小，成型性较差，难以致密化，所以这也称为了很多相关学者所研究的方向之一。对于钨骨架的研究通常可以分为两个大类，一个是钨骨架成形性能的研究，另一个是钨骨架烧结性能的研究。

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钨铜电极熔渗法（二）

详细资料: 分类：钨业知识; 发布于 2015年10月21日星期三 16:42; 点击数：884

对粉末粒度的研究，也相对侧重于钨粉粒度对于钨铜合金电极制备工艺及各项组织性能的影响。通常情况下，烧结温度越高，钨粉的平均粒度越大，所得到的钨骨架的强度也就相应越高。但是，若钨粉粒径过大时，由于粗钨粉颗粒间相互接触的面积相对较小，烧结钨骨架的过程中五分颗粒不能很好地粘结形成颈缩，钨骨架的强度不足，铜液熔渗后易造成材料的硬度以及强度不够。有科学家采用实验研究了钨粉粒径和铜体积分数对致密化机理的影响，其认为钨铜W-Cu合金的致密化很大程度上取决于钨颗粒的起始晶粒度，而这种影响会随着铜体积分数和烧结温度的增加而减小。

而另一组实验则采用三种不同粒度的钨粉（8.7μm、23.2μm以及65.2μm）制备W-15Cu钨铜合金电极，其通过研究认为不同的工艺参数和钨粉粒径导致闭孔和W-W邻接率的改变，从而最终影响熔渗密度和电阻率。现如今，国内外普遍采用粒度为4-8μm的钨粉制备钨铜触头。其认为平均粒度在4-8μm的钨粉具有较好的成型性、烧结收缩和热膨胀系数小、尺寸大小以及烧结钨坯的孔隙度容易控制等众多优点。
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