难熔钨基合金包括钨基高比重合金(如W—Ni—Fe，W—Ni—Cu，W—Cu等)、钨基化合物及其复合材料(如Wc—Co硬质合金)以及其他含钨的钨基合金。它们所共有的特性是高熔点、高强度和高耐磨性，除此之外，还具有诸多其他的优异性能，如密度高(16．5—19.0g／cm3)、延性好(指W—Ni—Fe高比重合金)、热膨胀系数小，抗蚀性和抗氧化性能好，导电导热性能好，因此在尖端科学领域、国防工业和民用工业中都已得到了非常广泛的应用，如利用高比重合金的密度高、强度高、塑性好(与硬质合金相比)等特点，用作陀螺转子及飞机上的配重和减震材料，在军工中用作穿甲弹和子母弹等，在医疗行业中用作防X射线屏蔽材料，在民用工业中用作手机上的高比重合金振子、电热镦粗钻块和电极材料等。

当今世界难熔材料的研究已由传统的“高纯、超细、均匀”演变为“纳米、复合设计和集成制定”。通过这些先进技术，难熔钨基复合材料不但可以保留自身诸如高熔点、耐腐蚀等优良性能，而且可以大幅度提高综合力学性能。因此，超细和微晶难熔钨合金材料的制备技术必将成为该行业21世纪最热门最有前途的新技术。

随着科学技术的发展，对难熔钨基合金的性能要求也不断地提高。为了达到高的力学性能，采用超细和微晶难熔钨合金材料越来越成为难熔钨基合金及其复合材料的发展趋势。超细和微晶难熔钨合金材料不仅可以大幅度地提高材料的力学性能，而且还可以提高烧结中钨的扩散速率和烧结致密度以及控制烧结样品的变形等。


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现代国防军工领域的先进武器装备对钨基合金材料提出了更高要求，要求钨基合金具有更高的性能和更多的功能。近年来，国内外研究者围绕组织细化、形变强化、异形件成形加工技术以及钨合金局部绝热剪切性开展了深入的研究，获得了钨基合金制备的新理论，开发了多种钨基合金制备新技术和新材料并拓展了钨基合金的新应用。

超细/纳米钨基复合粉末不仅有助于改善粉末 的烧结特性，提高钨基合金的致密度，而且还能细化合金组织，改善组织均匀性，提高钨基合金的性能。近年来，中南大学等相继研究开发了机械合金化、喷雾干燥法和溶胶-凝胶法制备超细、纳米钨基复合粉末新技术。针对机械合金化过程中易于产生球磨夹杂，发展了多组元过程控制剂的多相膜机械合金化原理方法，利用有机物在粉末颗粒表面形成多相膜而产生的空间位阻效应避免粉末颗粒接触而团聚，细化粉末颗粒，同时减少球磨杂质。利用机械合金化时元素粉末颗粒之间的高速碰撞,粉末颗粒之间不断发生冷焊撕裂从而加速原子间的扩散，并形成超饱和固溶体和非晶相，粉末成分达到超均匀分布，在烧结过程中，粉末中形成的超饱和固溶体和非晶相会促进固相烧结并达到近全致密化。与此同时，针对机械合金化粉末成形性非常差的难题，研制开发了溶胶-喷雾干燥-多步氢还原技术制备超细/纳米钨基复合粉末原理和技术。利用低分子有机物在胶体粒子表面产生的空间位阻效应和溶胶体粒子的静电位阻效应构成的协调稳定机制对胶体粒子进行均匀分散，实现元素成分的原位复合与粉末颗粒超细/纳米化，粉末颗粒呈球形或近球形，粒度在200nm以下，晶粒度在50nm以下，具有良好的流动性、成形性以及烧结特性，解决了机械合金化复合粉末成形性差以及注射成形装载量低的问题，同时还根据纳米钨基复合粉末的烧结特性，建立了纳米钨基复合粉末的固相烧结理论，解决了钨基复合材料液相烧结易变形的问题。以上成果已形成了具有独立知识产权的制备技术体系，获多项国家发明专利，目前制备技术已达到国际先进水平。


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钨铜合金是钨和铜组成的合金，常用合金的含铜量为10％～50％。合金用粉末冶金方法制取，具有很好的导电导热性，较好的高温强度和一定的塑性。在很高的温度下，如3000℃以上，合金中的铜被液化蒸发，大量吸收热量，降低材料表面温度。所以这类材料也称为金属发汗材料。钨铜合金有较广泛的用途，主要是用来制造抗电弧烧蚀的高压电器开关的触头和火箭喷管喉衬、尾舵等高温构件，也用作电加工的电极、高温模具以及其他要求导电导热性能和高温使用的场合。

钨铜合金综合铜和钨的优点,高强度/高比重/耐高温/耐电弧烧蚀/导电电热性能好/加工性能好,采用高品质钨粉及无氧铜粉,应用等静压成型(高温烧结-渗铜),保证产品纯度及准确配比,组织细密,性能优异. 断弧性能好，导电性好,导热性好,热膨胀小。

钨铜应用:  
1.电极材料：应用于高硬度材料及溥片电极放电加工,电加工产品表面光洁度高,精度高,损耗低,有效节约。
2.触点材料: 高中压开关或断路器的弧触头和真空触头，线路板焊接和电器接触点。  
3.焊接材料:埋弧焊机,气体保护焊机焊咀,无线电电阻厂(生产炭膜电阻,金属镀膜电阻)电阻对焊机碰焊材料(铜钨合金焊接圆盘) 4.导卫材料:各种线材轧钢,用于导向保护作用材料。


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高比重钨合金，具有比重大、强度硬度高、冲击韧性好等特点。该材料一种很重要的用途是作为子母弹、破甲弹用球和导弹、飞机动平衡用球。传统工艺是通过模压或等静压成形后再烧结。目前，用圆盘造球工艺制造钨合金球的方法已开始应用于生产实践，其生产效率高、成本低、工艺简单、易操作。如果能很好地解决钨合金球要求的尺寸精度高、球体大小分布均匀的问题，该工艺对 钨合金球生产将是重大革新。

对于圆盘造球这种特殊成形工艺，其成 形过程中并不会造成粉末偏析或成分变化等 结果，烧结后的合金球在密度、组织结构、成 分含量、力学性能上与传统模压、等静压球并 无任何不同。在严格控制工艺参数的情况 下，该工艺能生产出质量上与模压、等静压完 全相同的钨合金球，能够达到高比重合金要求的各种性能指标。

圆盘造球工艺最适合成形直径小于 10mm的球坯，它克服了传统粉末成形的困难，在生产小直径合金球方面有广阔的应用前景。


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日本的公司开发的钨合金，可塑性加工形状复杂的零件。钨是高比重金属，利用这一特点，钨可用于放射线屏蔽材料、平衡器、铅的替代材料等领域。但由于钨加工困难，因此很难在上述领域实际应用。

在高比重金属的应用方面，多使用价格低廉、熔点低、成形性好的铅。但从环保考虑，需要开发可替代铅的材料。钨比铅比重大，但缺乏延展性，不易进行塑性变形，加工复杂形 状的零件成本很高。因此用钨替代铅的工作进展缓慢。

日本的公司通过改变合金组分、改进烧结温度、烧结时间等工艺条件，开发出 能够用冷压或热压方法批量生产形状复杂零件的新钨合金。这样可减少材料切削及研磨的损 失，缩短加工时间。以圆棒变形加工成半圆状管子为例，批量生产时总成本仅为原来的1／3， 而生产速度提高2倍。

这次开发的钨合金机械强度比较优异。比重为12，延伸率比铅、铁提高400／0以上，抗 拉强度超过高碳钢$45C，在900MPa以上，约为铅的50倍。除可用于要求高强度的汽车引擎的曲轴平衡器外，以前必须在铅中加铁作为增强材料的组合结构件也可用单一材料制作。另外，还可用圆棒压力加工成贝壳陀螺的形状，或轧制成板材，也可进行弯曲加工。

新开发的钨合金主要用于放射线屏蔽、产业机械、医疗设备、汽车飞机平衡器及娱乐休闲用品等领域。


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钨合金电镀代铬技术镀铬是一种传统的加工工艺，广泛用于功能性镀层和装饰性镀层领域，美国每年镀铬工业产值达80亿美元，中国超过100亿人民币。但该工艺致命的缺点是：铬酸浓度高，含铬废水和废气污染大。镀铬过程中产生的六价铬是一种危险的致癌物。世界各国的环保部门对铬雾及含铬废水的排放都进行了严格的控制，完全取消镀铬已是世界各国环保部门的一项重任。因此，寻找代铬工艺已经成为所有制造业的需要。

钨合金电镀工艺，在镀层成份上有创新，可以获得韧性好的厚镀层。该项技术的主要特点是：①克服了现有镀铬工艺Cr6+对环境的严重污染。②在硬度、耐磨耐蚀等主要性能上相当或优于镀铬。③物料利用率高，生产成本较低。④可以充分利用现有的镀铬工艺设备，改造工程小。

国家权威机构检测和用户使用表明，镀件耐磨性好，硬度高，使用寿命有所提高，可加工性好，耐磨蚀好。钨基合金的各项性能指标相当于或优于硬铬镀层：显微硬度：使用仪器Hvs-1000型维氏硬度计测出所镀镀层的维氏硬度为Hv＝600～1300Hv，维氏硬度的变化直接与镀层的组分有关系。耐蚀性：将镀片分别浸入５％的盐酸、５％的氢氧化钠中测得其耐腐蚀性，结果表明在５％的盐酸中浸泡７２小时，镀层表面形成蓝色保护膜后，阻止了腐蚀的进一步发生；在５％的氢氧化钠中浸泡７２小时，镀层完好无损。镀厚能力：镀厚能力可达0.3ｍｍ。

镀层与基底结合力：通过对不同的基底材料进行合适的前处理，可以得到镀层与基底材料结合力很好的镀层。基底材料形状：可在各种基底材料上得到合格的镀层。该项工艺技术的推广应用具有良好的社会和经济效益。


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飞镖最关键的部位是飞镖筒。飞镖筒是人们投掷飞镖时握着的部位，同时，飞镖最主要的重量也在镖筒上。因此，重量集中的部位不同镖筒的形状也会有所不同。现在的标准镖筒材料是钨合金飞镖筒，因而，钨制镖筒在世界各地越来越受欢迎。

钨合金飞镖筒是飞镖的主要组成部分。当我们说要“买（新）飞镖”时我们的意思是买一个新的飞镖筒。如今飞镖筒几乎可以制成任何形状，而飞镖筒表面上的滚花或圆环的多种选择提供了更加舒适、安全的抓力。

钨合金飞镖筒有各种类型，包括钨-镍-铁镖筒，钨-镍-铜镖筒，钨-镍-铜-铁镖筒等等。成熟的表面研磨技术及无心磨处理技术，可以根据客户的特殊设计生产飞镖。由于与制造技术上的困难，100％的钨制镖筒是不存在的。现在，人们买到的所有“钨”飞镖都是由钨合金制造的，其中镍-铁-钨合金是最常见的一种。

当您买了一套飞镖后，您会发现钨在合金中的含量是一个百分比数字。因此，一个普通的“80％的钨”飞镖含有80％的钨和20％的镍，铜和铁或是20％的镍，铜或铁。钨合金飞镖的钨含量从80％到90％以上。飞镖中钨的含量越高就越纤细，也越昂贵。如今越高比例的钨合金飞镖价格越高是否值得是一个悬而未决的问题。而80％的钨对于个人来说就已足够好用了。

高比例的钨合金飞镖的唯一的好处是，在相同的重量相下较低比例的钨合金飞镖纤细，而并不表示高比例的钨合金飞镖的总体质量更好或加工得更好。


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经典的液相烧结认为液相烧结的动力来自于液相表面张力和固-液界面张力。液相烧结分为三个阶段：液相生成与颗粒重排阶段，溶解-析出阶段，固相骨架形成和晶粒长大阶段。

1、液相生成与颗粒重排阶段。此阶段最短。首先，当温度升高到某一温度时，混合粉末体中的低熔点组元产生液相。随着液相的生成产生毛细管力，促使粉末体发生快速致密化。系统表面能的降低是空隙消除的驱动力。颗粒重排时，在毛细管力的作用下，压坯类似于黏流固体。随空隙消除黏流液体的黏度提高，致密化迅速下降。颗粒重排阶段的致密化程度取决于液体数量、颗粒尺寸、固体在液体中的溶解度。在此阶段，如果液相数量足够多，压坯可以完全致密。据估计，保证重排阶段发生完全致密化的液相量为35%。但过高的压坯密度或颗粒形状部规则，会导致在加热时产生固体颗粒接触，因而对重排阶段的致密化产生阻碍作用。

2、溶解-析出阶段。随着重排阶段致密化速度的变慢，溶解和扩散效应渐渐成为主导，标志着液相烧结已进入溶解-析出阶段。在此阶段，固相向液相中溶解。溶解度与颗粒大小有很大关系，小颗粒优先在液相中溶解，随颗粒尺寸溶解的小颗粒通过扩散产生物质迁移而沉析在大颗粒的表面上。溶解-析出的一个结果是产生颗粒粗化长大，此过程又成为Ostwald ripening(即Ostwald长大机制)，同时溶解-析出导致进一步致密化。

在溶解-析出阶段后期，随着扩散的进行，晶粒产生合并、聚集，晶粒形状发生改变和协调，从而导致空隙的消除。液相数量根据扩散距离和晶粒形状协调适应而对溶解-析出产生影响。此时，固相在液相中的溶解度和扩散产生的物质迁移都很重要，晶粒形状取决于固-液、固-固界面能、液相数量和固相表面的晶粒取向。此时，钨晶粒产生平滑和球化以减少固-液界面能，空隙界面能降低，空隙得以消除。

3、固相骨架形成和晶粒长大阶段。经过前两个阶段，颗粒互相靠拢，在颗粒接触表面同时产生固相烧结，形成牢固的固相骨架。在此阶段，致密化较慢，固相骨架形成阻碍颗粒重排，而且固相扩散效应会使晶粒进一步长大。如果坯块中含有气体而不能逸出来，会使残余空隙进一步长大甚至产生坯块膨胀。因此，烧结时间过长会使合金性能降低。

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钨合金由高熔点的钨相和具有较低熔点的γ相（Ni-Cu、Ni-Fe等）两相组成，两相熔点相差很大（钨相熔点为3410摄氏度，γ相的熔点较低），因此钨合金是一种典型的液相烧结合金。在液相烧结中，固相在液相中的溶解度、固相与液相的界面能（即液相对固相的润湿性）以及液相沿固-固晶界的渗透性在很大程度上影响烧结速度和显微组织的变化。工艺参数如颗粒尺寸、烧结温度、烧结时间、烧结气氛和压坯密度对材料的性能也有较大影响。

液相烧结条件

溶解度

固相在液相中要有一定的溶解度。一定的溶解度有利于改善液相对固相的湿润性，使液相量增加，而且固相可借助于液相进行物质迁移，改善相分布的均匀性。

润湿性

液相对固相的润湿性由固相、液相的比表面能及固-液两相的界面能所决定。

当润湿角等于0度时，液相对固相完全润湿；

当润湿角大于90度时，液相对固相不润湿；

当润湿角在0~90度之间时，液相对固相部分润湿。

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以清洁金属为原料生产的高比重钨合金配重块是无公害、符合国际环保标准的。它比重大（>18g/cm3），体积小，故抗强风，入水轻，下沉快，是铅坠最佳替代产品，畅销欧美等发达国家。

高比重合金形象地被称作3高（或3H）合金，即：高密度、高强度、高硬度合金，因此高比重合金的一个重要用途便是广泛被应用的配重件。机械用的平衡锤、飞锤；石油等钻探行业使用的加重杆；钟表摆锤；防震刀杆、平衡配重球等手机、游戏机等使用的振子；航海、帆船等的压舱配重块、配重部件等；航空航天中使用的陀螺仪、飞机配重件等等。

将钨合金赛车配重加入车内，可以保持赛车在运行中的高表现，提供车的可控制度。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。钨合金产品的高密度大大减小了组件的物理尺寸。这样可以更容易控制重量分配，增加控制机制的灵敏度。当大量材料需要被放置在一个狭小的空间里，钨合金成为最理想的材料。钨合金用于曲轴配重，钨合金曲轴的设计可以抵消杆和活塞的重量。关键的是曲轴必须平衡的将定制的活塞和活塞杆结合起来。由于钨合金具有高密度的特征，所以常被用作钨合金赛车配重，并使用于赛车比赛中，以便优化了赛车的性能，更好地平衡与控制汽车的运行。


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