钛及微量合金元素的添加对钨合金制备及绝热剪切敏感性影响的机理研究

采用粉末冶金液相烧结以及放电等离子烧结工艺烧结高能机械球磨后的金属元素粉末制备具有较高绝热剪切敏感性的新型钨合金以提高钨合金作为杆式动能穿甲弹的穿甲能力。利用正交试验法研究高能机械球磨及烧结制备过程中各种参数对于合金制备后微观组织的影响，采用XRD、SEM、TEM以及EBSD等分析测试手段表征不同制备参数、不同制备工艺、不同热处理工艺对钨合金微观组织及力学性能的影响机理。采用霍普金森压杆装置在不同加载应变率条件下对新型钨合金进行动态压缩实验，分析新型钨合金的动态响应机制，研究热处理工艺对于钨合金内位错、界面等微观缺陷对钨合金绝热剪切带形成及演化的影响机理。

本项目经过三年的研究，主要取得如下研究成果：.（1）分别采用常规粉末冶金方法和SPS放电等离子烧结方法制备添加不同钛含量的93W合金，研究钛元素的添加含量、钛粉末的粒径、烧结参数对两种不同方法制备的93W-Ti合金的微观组织的影响。实验结果表明：钛颗粒均匀弥散分布于钨合金的粘结相中，钛颗粒的粒径对合金有较大影响，当钛颗粒直径大于20μm时，粗大的钛颗粒内出现大量孔洞，但钛颗粒与钨颗粒以及粘结相的界面结合较好。.（2）研究93W-Ti合金在不同加载应变率条件下的动态力学性能，实验结果表明：当添加的钛颗粒含量为0.5%时，93W-Ti合金的动态压缩强度最大，当钛含量从1.0%增加到2.0%的过程中，钛含量对合金的动态压缩屈服强度影响较小。当钛颗粒的含量为2.0%时，材料在动态压缩条件下产生绝热剪切带，由于钛较低的导热系数，动态加载产生的热能在钛颗粒的阻碍下来不及散出，提高了绝热温升并扩大了钨颗粒的热软化区，提高了材料的绝热剪切敏感性。.（3）研究了在传统95W合金中加入不同含量平均粒径为0.6μmAl2O3第二相粒子时，Al2O3对钨合金微观组织及性能的影响。试验结果表明，随着Al2O3含量的增加，钨合金烧结成型后钨颗粒平均直径由32.5μm减小到12.0μm，钨颗粒形状由近似椭球形变为不规则的多面体形，当Al2O3含量达到2.0%时，Al2O3粒子在钨合金内出现团聚现象，以Al2O3粒子形核而长大的钨颗粒减少；Al2O3粒子降低了钨合金中钨-钨、钨-粘结相界面结合强度，随着Al2O3含量的增加，钨合金静态抗拉强度和延伸率均降低；相同应变率动态压缩条件下，随着Al2O3粒子质量分数的增加，钨合金抗压强度先增大后降低，当Al2O3含量低于1.5%时，钨合金抗压强度随增加而增加，当Al2O3含量超过1.5%时，抗压强度随Al2O3含量增加而降低。. 本项目发表学术论文3篇，其中SCI论文1篇。