随着科技工业的发展, 对异型、结构复杂的钨合金零部件的需求越来越大, 压制-烧结工艺已经不能满足社会对异型钨合金小零部件的需求。易碎钨合金穿甲弹要求弹芯穿透靶板后有很强的穿甲后效,这就要求材料的穿甲破碎性较好, 但材料的穿甲破碎性较好时, 其加工性能就较差。目前主要采用压制-烧结的方法生产钨合金材料, 而此法只能生产形状较简单的制品, 故限制了钨合金的应用范围。

为解决易碎钨合金材料的难加工和穿甲破碎性的矛盾, 注射成形( MIM) 工艺脱颖而出。MIM是一种将传统粉末冶金技术和塑料注射成形技术相结合的粉末冶金近净成形新技术。其基本工艺过程为: 将固体粉末与有机粘结剂均匀混合并制粒, 用注射成形机注射成形, 再热脱脂或溶剂脱脂将毛坯中的粘结剂脱除, 最后经烧结致密得到最终产品。

直接注射成形使得钨合金弹芯几乎不需要再加工, 这样不仅解决了易碎钨合金材料的难加工和穿甲破碎性的矛盾, 还降低了原材料消耗。MIM在制备形状复杂、组织结构均匀、性能优异的近净成形小零部件等方面具有很强的技术优势和成本优势。MIM因可直接制造出具有最终形状的零部件, 且产品致密度高、组织均匀、性能优异、生产成本低, 故被誉为“ 当今最热门的零部件成形技术”。


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钨在破甲弹中常用作药型罩材料。药型罩材料是聚能效应能量的载体, 其性能直接影响到射流质量, 如射流密度、射流速度和连续射流长度等。因此药型罩须具备破碎性好、侵彻力强、渗透率高等特点, 从而要求药型罩材料密度高、延展性好, 使其在射流侵彻之前能充分拉长而不断裂。根据侵彻流体动力学理论, 侵彻能力与材料的密度关系可用平方根定律描述, 而高声速材料形成的射流头部速度也较大。如果金属射流具有较高的头部速度, 就能更有效地对抗反应装甲, 缩短贯穿时间, 而在掠飞攻顶侵彻情况下更希望有尽可能快的射流速度。

钨因具有高声速( 4. 03km/ s) 、高密度( 19. 3g/cm3) 等优异性能, 故为极有前景的新型药型罩材料。钨的高声速是获得高连续射流头部速度所必需的, 而钨的高密度是提高破甲弹侵彻威力所必需的。在一般情况下, 体心立方和面心立方在组织结构上比六方晶系金属中存在更多的滑移系, 因而具有更好的动态韧性。钨属于体心立结构, 这是其作为药型罩材料的又一优势。

各种导弹武器由于飞行速度极高, 在外壳材料中必须应用钨合金, 以对抗高速飞行中因空气摩擦产生的高温。在坦克装甲车中, 钨合金不仅用来制作炮弹, 也用作复合装甲的成分, 以提高其热强度和耐高温能力。


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穿甲弹材料一般要求具有高密度、高强度、高延展性、高冲击韧度等性能。随着动能穿甲弹向高初速、高膛压、大长径比、且完全依靠弹芯材料本身强度承受高速发射和保证飞行正常的方向发展,对穿甲弹用钨合金材料的性能要求更加苛刻,不仅要求其有高的强度韧性, 且须有良好的动态压缩强度。随着现代装甲防护技术的发展, 传统的钨合金已越来越不适应现代战争的需要, 必须对其进行改进和创新, 制备出具有高侵彻性能的新型钨合金。

国外钨合金穿甲弹材料的研究经历了不同发展阶段。早期的钨合金材料选W-Ni-Fe系, 并加入少量的Co, 而W的质量分数一般为90%~93%, 研究主要集中在Ni/ Fe比和烧结工艺方面, 力求提高材料的强度和塑性。钨合金用作动能穿甲弹材料的目标是取代贫铀材料。20世纪90年代初期, 研究人员开始关注钨合金穿甲弹在侵彻过程中的自锐化效应并将其与材料的绝热剪切性质相联系, 试图通过加入其他合金元素或用各种形变强化手段来提高钨合金材料的侵彻能力, 但与贫铀材料相比仍存在较大的差距。

有研究表明, 贫铀弹的自锐化效应来自贫铀材料所具有高的绝热剪切敏感性( 即易于发生绝热剪切现象) 。正因为贫铀穿甲弹弹体在侵彻过程中的自锐化效应, 使其在相同条件下的侵彻深度要比常规钨合金穿甲弹高出15%~ 30%。而常规钨合金穿甲弹侵彻靶板时, 由于粘结相强度较低、韧塑性较好, 弹体前端材料出现大的塑性流动并反向翻转, 形成粗大的“蘑菇头”, 从而降低其侵彻能力。因此, 研制具有自锐化效应的新型钨合金材料成为新的重点发展方向。美国作为该领域技术先进的国家, 目前已进入新的研究阶段, 据报道现已研制出侵彻能力与贫铀材料接近的新型W-Ni-Mn合金, 用此钨合金制造的动能穿甲弹在高速冲击条件下可以保持其形状, 故可替代存在放射性污染的贫铀合金穿甲弹。

近些年来, 我国科技工作者对穿甲弹用高密度钨合金进行了多方面的试验研究和机理探讨, 特别是在对添加合金元素和形变强化等方面进行了大量卓有成效的研究。随着弹用钨合金技术的公开, 一些院校和科研机构也开展了相关研究, 大大促进了钨合金材料性能的提高。相关科研机构相继研究了W-Ti、W-Hf、W-Ni-Mn以W-Ni-Al 等合金, 使这些材料的绝热剪切敏感性有所提高, 但弹体的自锐化效应仍不显著, 我国在该领域的研究水平与国外先进水平相比尚存在较大差距。


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钨合金手机振子是手机振子装置中的重要部件，和其他材料相比，钨合金在密度、硬度、耐磨性等方面具有显著优势。

钨合金手机振子是用于手机马达上的偏心装置。下图是手机振子用于空心马达的结构图。

马达利用线圈所受电磁力而旋转，当线圈被输入电流方向为X时，根据“弗莱明左手法则”，线圈将被向上推动；同时，电流方向与X方向反向时，线圈被向下推动。这两种力相互作用。达到平衡，使马达旋转起来。这种在电流通过线圈在磁场中收到的力被称之为电磁力。在电磁力的推动下马达不停地旋转。位于端部的手机振子由于重量的不对称，在旋转过程中产生振动。手机振子一直处在高速旋转状态，所以对其耐磨性能有较高的要求。

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