微波烧结钨合金挤压棒材的微观结构及动态力学性能研究.pdf

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1、第42卷第7期稀有金属材料与工程V_0l-42．No．72O13年7月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJuly2013微波烧结钨合金挤压棒材的微观结构及动态力学性能研究马运柱，岳鹏，刘文胜，张佳佳(中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083)摘要：采用分离式Hopkinson动态压缩装置对微波烧结93W-4．9Ni．2．1Fe合金棒材切割试样进行了动态力学性能研究，采用扫描电镜、光学电镜和纳米压痕硬度仪分别对合金试样微观组织和显微硬度进行了表征和测试。结果表明：微波烧结试样在受到冲击压缩

2、时，钨晶粒与粘结相都发生均匀变形；应变率为2200S时，合金的最大应力为2587MPa，钨晶粒和粘结相显微硬度分别为8．716和6．267GPa；当应变速率为2200S时合金粘结相变形产生明显热软化效应，在与冲击力呈45。的方向形成了绝热剪切带，位于剪切带中心区域的钨晶粒沿其扩展方向发生变形被拉成纤维状。关键词：钨合金棒材；微波烧结；动态力学性能；微观结构中图法分类号：TF135文献标识码：A文章编号：1002．185X(2013)07．1362．05钨合金由于具有一系列优异的物理、力学性能，压棒坯进行溶剂脱脂和热脱脂；将脱脂棒

3、坯在在国防军工等领域有着广泛的应用[1-3]，其典型的应用1550℃下微波烧结30min，再经过车削、线切割等有杆式动能穿甲弹弹芯和侵彻弹弹芯等[4，5】。在弹芯的工续将棒桎加工为高度5mm、直径5mm的圆柱试样，使用过程中，特别是在弹体发射和触及目标物体时，在R121600—1／MM型钼发热体真空烧结炉中进行真空弹芯要受到高速冲压和撞击，而钨合金在冲击过程中热处理，热处理工艺为1200℃保温2h，去除加工应加工硬化现象明显，且由于它的高熔点，使得材料的力，采用分离式Hopkinson动态压缩装置(如图1所热软化趋势较慢，材料需

4、要在较高的应变率下才能发示)测试合金的动态力学性能。检测时通过改变打击生绝热剪切失效，极易形成蘑菇头，从而限制了钨合气压使圆柱试样获得不同的应变率，利用感应片收集金弹芯的穿甲和侵彻能力的提高【6，。检测数据，将所获数据做归一处理后得到对应的应力．为了提高钨合金穿甲弹的穿甲自锐性，国内外应变曲线；采用光学电镜和JSM．5600LV型扫描电镜科研工作者进行了大量研究，发现细化晶粒明显优观察挤压棒坯端面及剖面的微观结构，并用化钨合金显微组织从而达到提高绝热剪切敏感性的SwitzerlandCSM超纳米压痕仪(UNHT)检测合金内目的[

5、8-10]。微波烧结在提高合金力学性能的同时，钨晶粒及粘结相的显微硬度变化情况。还能有效抑制钨晶粒长大L1”，有利于获得细晶合金2结果与讨论组织。目前关于微波烧结钨合金，特别是微波烧结大长径比钨合金棒材的动态力学性能研究未见报2．1正挤压钨合金棒坯试样冲击后宏观变形情况道。本实验主要对微波烧结93W．Ni．Fe挤压棒材的实验中采用3种不同的打击气压，试样编号情况动态力学性能及显微组织进行研究，并对合金的自见表2。锐化效应进行分析。正挤压钨合金棒坯试样在高速冲击时，其尺寸发1实验表1原料粉末特性实验按照93W-4．3Ni．2．1F

6、e的成分配料，粉末特Table1Propertiesofrawmaterialpowders性如表1所示。先经过2h球磨，再添加适量成形剂混合配料，用自制模具在YH41．25C型250kN单柱液压机上挤出直径12mm的棒卡不，挤压比为9：1；对挤收稿日期：2012．07．22基金项目：国家基础科研资助项目(2008194)；国家自然科学基金(50774098)作者简介：马运柱，男，1975年生，博士后，副教授，中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083，电话：0731．88877825，E．mailzhuzipm@ma

7、il．CSU．edu．cn第7期马运柱等：微波烧结钨合金挤压棒材的微观结构及动态力学性能研究·1363·表2试样编号Table2SamplenumberImpactpressure／~10‘MPaM酣wW2W3图1Hopkinson动态压缩装置Fig．1Hopkinsonpressurebardevice[】生了较大的变形，且打击气压越大，试样发生的变形也越大(见图2)，对应的应变率也越大。从宏观上看，正挤压钨合金棒坯表现出了一定的塑性，并没有出现宏观裂纹，且在整个冲击过程中，试样没有出现被破图2试样压缩前与压缩后宏观照片坏的现

8、象。试样冲击前后变形量及应变率见表3。Fig．2Macrophotoofsamplesbeforeandaftercompression表3试样动态压缩后变形量与应变率情况Table3Deformationamountandstrainrateofsamples