高比重合金

高比重合金

高比重合金是一類以鎢為基體（W含量85-99%），並添加有Ni、Cu、Co、Mo、Cr等元素組成的合金。

基本介紹

  • 中文名：高比重合金
  • 類別：合金
  • 基體：鎢
  • 合金特性：比重大、強度高、吸收射線能力強
主要系列,合金特性,主要用途,研究發展,基本規格,市場預測,

主要系列

按合金組成特性及用途分為W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-Co、W-WC-Cu、W- Ag等主要系列，其密度高達16 .5-19.0g/cm3，而被世人稱為高比重合金。
高比重合金高比重合金

合金特性

1）比重大：一般比重為16.5-18.75g/cm3；
2）強度高：抗拉強度為700-1000Mpa；
3）吸收射線能力強：比鉛高30-40%；
4）導熱係數大：鎢合金的導熱係數為模具鋼的5倍；
5）熱膨脹係數小：只有鐵或鋼的1/2-1/3，
6）良好的可導電性能；無因為其良好的導電性能而廣泛套用於照明和電焊行業
7）具有良好的可焊性和加工性。
鑒於高比重合金有上述優異的功能，它被廣泛地運用在航天、航空、軍事、石油鑽井，電器儀表、醫學等工業。

主要用途

1）體育用品系列產品：
專業鎢合金飛鏢的標桿
鎢合金漁墜系列：子彈型、水滴型、圓管型、半水滴型、圓柱有孔型。
鎢珠、鎢球系列：φ1.5mm -φ10mm 精度±0.01mm，用於魚墜配重、子母彈、醫療儀器配重、獵槍彈丸；φ0.1mm-φ10mm 精度±0.1mm，用於石油鑽井平衡、獵槍彈丸。
2）配重產品
高密度鎢基合金配重系列： 機械用的平衡錘；飛錘；石油鑽井配重桿；飛鏢桿；高爾夫球配重塊；賽車配重塊；手機、遊戲機振子；航空航天的陀螺儀；鐘錶擺錘；平衡配重球；防震刀桿。
3）醫療器械
醫用鎢合金射線禁止材料系列： 1、鎢合金光柵葉片； 2、鎢合金防護罐——用於醫療上的放射性禁止壁；禁止針管——用於醫療放射性藥液禁止；鎢合金存儲器——用於儲存放射性物質的罐、箱等容器。 3、準直器--用於醫療直線加速器和核技術套用中鎢合金系列檢測貨櫃系統的準直器；Co60 其他輻射的禁止。
4）電器材料
電火花加工的電極和電阻焊的電極；高比重電觸點、空氣斷路器中的觸點。
5）軍用產品： 穿甲彈；子母彈、球、棒、方粒、圓柱，其他鎢合金電鐓塊，核技術套用中鎢合金。
6）高比重合金熱沉材料
由於耐高溫性能和良好的散熱性能，目前在電子行業，如各類電腦CPU中開始大量採用高比重鎢合金材料作為熱沉材料。

研究發展

一種以鎢為基（約90～98%）並加入鎳、鐵、銅或其他組元的合金，比重一般為17.0～18.5。這種合金有良好的塑性和可切削性、良好的導熱性和導電性，對γ射線或 X射線有極好的吸收能力。這種合金主要用於製造航空和太空飛行器用的陀螺儀轉子、導向裝置和減震裝置等；機械製造用的壓鑄模、刀夾、鏜桿以及自動手錶重錘等；常規武器用的穿甲彈彈芯，電氣產品用的鉚頭和開關觸點；此外還用於製造各種防射線的禁止部件等。
1935年，麥克倫南(J.C.McLennan)等人首先研製成高比重鎢合金。此後經過多年的研究，形成了高比重鎢合金體系。60年代後期，高比重鎢合金髮展較快，在合金熱處理和塑性加工方面取得不少成就。由於把傳統的粉末冶金與金屬塑性加工工藝結合起來，合金強度明顯提高。中國自60年代初開始研製這類合金，已形成生產能力。
高比重鎢合金採用粉末冶金工藝製得，通過液相燒結使合金質地緻密，燒結在氫氣保護下進行，溫度一般為1400～1600℃。燒結後的合金比重可達到合金理論比重的99%以上。燒結產品可以直接使用，也可作為塑性加工的坯料。合金的組織由鎢相和粘結相(或稱基體相)組成。前者構成鎢骨架，保證合金的比重和強度；後者由合金元素和鎢形成（燒結時呈液相），填充了鎢骨架，可以提高合金的強度和改善合金的塑性。
從合金斷口的形貌照片中可以看到鎢相和粘結相的斷裂過程。鎢相在斷裂時不發生塑性變形，斷裂多發生在鎢－鎢顆粒界面或鎢相－粘結相界面上，也可發生在鎢相的解理面上；粘結相在斷裂時則發生塑性變形，形成韌窩狀組織。高比重鎢合金主要有兩類：① W-Ni-Cu系一般含鎢90～95%，鎳銅含量比多為 3:2。銅可以降低鎳粘結相的熔點和改善合金的燒結性能。這類合金無鐵磁性，製備工藝簡便。②W-Ni-Fe系一般含鎢 90～98%，鎳鐵含量比多為7:3或1:1，這類合金可進行熱處理和塑性加工。經過塑性加工後的合金強度(σb)可達120公斤力/毫米2以上。在上述兩類合金的基礎上，還可以加入鉬、鉻、鈷、鈮、鉑、釕、鈀和金屬氧化物(或金屬纖維)等，以改善合金的工藝性能、耐蝕性能和力學性能。
高比重合金高比重合金

基本規格

規格
Mil. T-21014 Rev. D
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 1
Class 2
Class 3
SAE-AMS-T-21014
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 1
Class 2
Class 3
AMS 7725 B
7725B
—
—
—
7725B
—
—
ASTM-B-777-87
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 1
Class 2
Class 3
Minimum Density (g/cc)
16.85
17.15
17.75
18.25
16.85
17.15
17.75
Minimum Density (lbs/in3)
0.608
0.619
0.641
0.659
0.608
0.619
0.641
Nominal W Content (wt.%)
90
92.5
95
97
90
92.5
95
Nominal Nickel Content (wt.%)
7.1
5.4
3.6
2.1
8.8
6.6
4.4
Nominal Iron Content (wt.%)
2.9
2.1
1.4
0.9
1.2
0.9
0.6
Maximum Magnetic Perm
n/a
n/a
n/a
n/a
<1.05
<1.05
<1.05
Typical Hardness (HRC)
28
28
29
30
28
28
29
Modulus of Elasticity (x106 psi)
45
48
50
52
45
48
50
Ultimate Tensile Strength Min. (ksi)
120
120
120
110
110
110
110
0.2% Offset Yield Strength Min (ksi)
80
80
80
80
75
75
75
Minimum % Elongation (1" Gauge Length)
10
8
6
2
4
3
3

市場預測

高比重合金是以鎢為基體(含鎢量80%～99%)，添加少量鎳、鐵、銅及其他元素組成的合金，具有比重大、強度高、吸收射線能力強、導熱係數大、熱膨脹係數小、良好的可導電性能，良好的可焊性和加工性，它被廣泛地套用於航天、航空、軍事、石油鑽井、電器儀表、醫學等工業。目前國際總產量為10萬噸左右，年需求量在16萬噸左右，市場缺口很大。國內生產能力為4萬噸左右，其中70%用於出口。因此，高比重合金軍工類項目市場前景十分廣闊。

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