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本报告的内容主要分为两个部分:(1)粉末冶金法制备新型钨镍铁钛合计及钛的添加对其微观组织及绝热剪切敏感性的影响机理研究;(2)熔渗法制备新型钨铜锌合金微观组织及力学性能的研究。 (一)粉末冶金法制备新型钨镍铁钛合计及钛的添加对其微观组织及绝热剪切敏感性的影响机理研究 以提高钨合金杆式动能穿甲弹弹芯的“自锐化”能力为目标,利用金属学、粉末冶金学、材料学、材料动态力学等理论分析方法和SEM、Hopkinson压杆动态压缩试验等手段,研究了在传统钨镍铁合金中添加具有较低导热系数的钛元素后,钛对粘结相微观组织以及动态压缩载荷下绝热温升的影响规律,得出主要结论如下: (1)采用粉末冶金方法成功制备了添加钛元素的新型钨镍铁钛合金,分析了钛元素的含量、钛颗粒的粒径以及烧结参数对钨合金微观组织的影响。试验结果表明:具有密排六方结构的钛和面心立方的粘结相形成有限固溶体,烧结后弥散分布于钨合金的粘结相中;添加钛元素的颗粒直径对合金有较大影响,当颗粒直径大于20μm时,钛颗粒由于难以溶解再析出,颗粒内存在大量微观孔洞,但钛颗粒与钨颗粒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。 (二)熔渗法制备新型钨铜锌合金微观组织及力学性能研究 以提高钨铜合金强度为目标,利用具有较高强度的黄铜代替纯铜作为粘结相,采用熔渗法制备了新型钨铜锌合金材料。通过向不同钨骨架内熔渗不同Zn含量的黄铜以及熔渗后采用不同的热处理方法进行处理,研究黄铜中Zn含量以及热处理工艺对熔渗后钨铜锌合金的微观组织及力学性能的影响,得出主要结论如下: (1)采用熔渗法分别在钨含量为65%和80%的钨骨架在1100℃的条件下进行熔渗,研究了黄铜中铜含量对熔渗后材料致密度、粘结相晶体结构和钨-黄铜材料微观组织的影响。实验结果表明:熔渗后的材料致密度均达到了97%以上,65%钨含量的骨架熔渗后致密度高于80%钨含量的钨骨架。 (2)利用霍普金森压杆装置测试材料的动态压缩屈服性能,实验结果表明:熔渗黄铜的材料动态压缩屈服强度要高于熔渗纯铜的材料。利用淬火、退火等热处理工艺对熔渗后的材料进行热处理,退火工艺能够提高材料的塑性,而淬火工艺提高了材料的强度。钨铜锌材料动态压缩条件下的变形模式与钨纯铜相似,均为塑性好的粘结相发生流动变形,而硬质相的钨基本不发生变形。