热处理对热静液挤压93w49ni21fe合金的显微组织与力学性能影响

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1、2009全国粉末冶金学术会议热处理对热静液挤压93W一4．9Ni一2．1Fe合金的显微组织与力学性能影响①于洋王尔德胡连喜(哈尔滨工业大学，材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨，150001)摘要采用热静液挤压工艺对液相烧结态93W一4．9Ni一2．1Fe合金进行了变形，挤压温度为1200。C，变形量60％一75％；后进行热处理。系统研究了挤压后不同热处理状态对93W舍金组织与性能影响规律，实验分析了挤压态与热处理态w相和1相微观组织的变化规律。挤压态93W合金经1000℃固溶一淬火处理，发现-y相中有长度为100nm左右的大量弥散的w相沉淀析出，可明显使93W合金中的y相强化

2、。大量的实验研究及分析表明1200℃高温热挤压能有效实现93w合金的形变强化，其主要是W颗粒形变强化、亚组织细化，粘结相动态再结晶晶粒细化；经固溶一淬火处理后7相中弥散析出大量纳米尺度的w相强化，以及W颗粒长细比增加，w相与1相结合界面积增加等强化因素是其主要强化机制。关键词高密度钨合金；热静液挤压；热处理；显微组织；力学性能1前言高密度钨合金不仅密度大，而且还具有强度高，硬度高，延性好，机加工性能好等优异性能，因而在尖端科学领域、军事工业和民用工业中得到了广泛的应用。迄今，这类合金在杆式动能穿甲弹的弹芯材料、平衡配重元件、惯性元件、射线屏蔽材料等方面得到了广泛应用。形变强

3、化是提高钨合金材料强度及保证一定韧性的有效方法，并且能够细化晶粒⋯。对钨合金进行形变强化的方式很多，如轧制、旋转锻造、冷静液挤压、热静液挤压等心“]。静液挤压技术是一种对难变形材料进行塑性加工的工艺，它是钨合金目前最为有效的变形强化方法之一[7l。本文采用的热静液挤压工艺在成型难变形材料方面体现了一定的优越性¨“6。。该工艺采用玻璃一石墨作为传力润滑介质，当该介质处于熔融状态时，可形成良好的动力润滑层；这样使得该工艺除具有静液挤压的优点外，还具有以下特点：首先，较好地解决了模具密封问题，可防止润滑介质泄漏；其次，通过对坯料的一次加热变形即可获得较大的变形量(75％)；由于是

4、高温挤压，挤压过程中挤压力相对小，模具寿命高；另外，操作简单且周期短；性能均匀性好，材料长细比较大(20～40)，材料利用率高(85％～95％)。’金属经过大塑性变形加工之后，其内部组织形态要发生某些特征变化，如晶粒形状要发生变化，晶粒要沿着变形方向伸长；变形还会引起晶粒取向的转动，从而在多晶体内形成一定类型的形变织构。另外，晶体内的结构缺陷还会增加，如位错密度明显增加，胞状组织、层错大量出现，以及形成胞状结构。上述变化造成了金属许多结构敏感性质的改变，如：加工硬化的出现(随硬度、强度的升高，塑性、韧性下降)，各种相关的物理、化学、电磁等性能(如电阻率、磁矫顽力升高，抗蚀性

5、下降等)的改变。另外，也会出现力学和物理性能的各向异性现象。①项目来源：国防科工委重点基础研究项目资助(资助号1．3．1．5)作者简介：于洋，男，1972年生，博士，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001，电话：0451—86414267，E—mail：hltyyang@hit．edu．cn五、难熔金属及合金因此，变形后的热处理工艺是控制晶粒或亚晶的大小和分布以及析出相的形貌、大小、分布，改善位错分布及组态；并消除或部分消除残余应力，对于提高材料尺寸稳定性有重要作用，进而提高产品的力学性能。因此，本文研究了热处理对热静液挤压态93W一4．9Ni一2．1F

6、e合金变形量一组织一性能三者间的影响规律，并主要讨论热静液挤压形变强化工艺对材料显微组织、力学性能的影响以及主要强化机制。2实验材料及方法试验用原始粉末为还原W粉、羰基Ni粉和羰基Fe粉，原始粉末性质见表l，按质量分数配成93W-4．9Ni-2．1Fe混合粉末，将混合粉装入混料机中混合均匀；然后将上述混合粉末进行冷等静压制坯，并在分解氨气氛中液相烧结制得烧结坯，之后进行真空热处理；接着将真空热处理后的棒坯加工成圆棒料后进行不同变形量的热静液挤压实验；最后对不同变形量(断面收缩率)的挤压态试样进行热处理实验。表1原始粉末性质WeightfractionAverageparti

7、clesizeWeightfractionofmainimpurity／％Startingpowders／％／tomC0PW99．95．0<0．01