《超低W-W連線度W-Cu-Zn新型合金的製備及動態力學性能研究》是依託北京理工大學，由劉金旭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超低W-W連線度W-Cu-Zn新型合金的製備及動態力學性能研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：劉金旭
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎢銅合金由於其高密度、高硬度和良好的耐熱性能，在兵器領域擁有極高的套用潛力，但是常規方法製備的鎢銅合金動態屈服強度較低，動態延伸率極差，嚴重製約了鎢銅合金在兵器戰鬥部領域的套用。針對上述問題，申請人在本課題前期工作中深入研究了鎢銅合金組織結構與力學性能的關係，發現W-W連線度是影響鎢銅合金動態延伸率的關鍵因素，而銅基體相的強度是制約鎢銅合金動態強度的關鍵因素。本課題旨在採用鎢粉化學鍍銅與SPS放電等離子燒結相結合的方法製備具有超低W-W連線度的W-Cu-Zn系新型鎢合金，通過降低合金中W-W連線度，避免動拉伸載荷作用下W-W界面分離引起材料失效，以此提高合金動態延伸率；在粘結相中添加Zn元素，利用Cu-Zn析出相的強化作用提高合金的動態屈服強度。擬深入開展合金製備工藝、W-W連線度控制工藝、析出相調控機理和材料動態力學性能等方面的研究，為軍用新型鎢合金的研發和工程套用奠定理論和實驗基礎。
結題摘要
W-Cu合金由於其高密度、高硬度和良好的耐熱性能，在兵器領域擁有廣闊的套用潛力。常規粉末冶金方法或熔滲法製備的W-Cu合金動態屈服強度較低，動態延伸率極差，嚴重製約了W-Cu合金在兵器戰鬥部領域的套用。依基金申請書中所提研究計畫並結合後續研究工作，申請人採用鎢粉表面化學鍍銅分別與“放電等離子燒結”、“冷等靜壓+放電等離子燒結”和“冷等靜壓+熔滲”三種方法結合製備了具有低W-W連線度的新型W-Cu-Zn合金，最佳化了製備過程中的主要工藝，對比分析了三種方法製備的W-Cu-Zn合金的準靜態和動態力學性能，分別揭示了上述W-Cu-Zn合金的破壞機制，並研究了W-Cu-Zn合金穿甲彈芯對鋼靶的侵徹能力。研究發現，相比於傳統製備方法，採用鎢粉表面化學鍍銅與上述三種方法結合製備出的W-Cu-Zn合金的W-W連線度均顯著降低，其中採用“鎢粉表面化學鍍銅+冷等靜壓+熔滲”製備出的W-Cu-Zn合金W-W連線度僅為10%，緻密度大於98%。該合金動態抗壓強度為1061MPa，動態臨界破壞應變高於0.8，準靜態拉伸延伸率可達7.8%，強度及塑性均顯著優於具有相同成分的常規粉末冶金鎢銅鋅合金。靶試研究表明，W-Cu-Zn合金製備的動能彈芯材料具有優異的穿甲性能，其機理是該合金彈芯侵徹過程中具有穿甲“自銳化”特性，項目揭示了其“自銳化”特性的機理。綜上所述，本項目成功解決了制約低鎢含量鎢銅系合金力學性能的兩個關鍵問題，改善了界面強度及粘結相強度，為製備高強度、高塑性鎢銅系合金提供了一個嶄新的思路與技術途徑，對W-Cu-Zn合金的工程套用尤其是在兵器領域的套用有一定的指導意義。
