高密度90W-Ni-Mn合金的制備及性能研究.pdf

1、中圖分類號(hào)IQ!塹UDC31碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q墨三蘭密級(jí)公玨高密度90WNiMn合金的制備及性能研究Fabrication&performancestudyofhighdensity90WNi—Mnalloys作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：劉慧遠(yuǎn)材料學(xué)材料科學(xué)粉末冶金研究院曹順華教授答辯委員會(huì)主始／中南大學(xué)二O一三年五月高密度90WNi—Mn合金的制備及性能研究摘要：WNi—Mn合金是替代貧鈾作為穿甲彈芯

2、的理想材料之一，但采用傳統(tǒng)工藝難以獲得高致密度的WNiMn合金，而影響了其在穿甲彈上的應(yīng)用。本文通過(guò)研究傳統(tǒng)氫氣燒結(jié)制備90WNiMn合金中存在的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的制備工藝進(jìn)行改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上提出了“真空氬氣“燒結(jié)制備高密度WNiMn的方法，并成功制備出全致密的90WNiMn合金。本研究采用Archimede法測(cè)量樣品密度；利用金相顯微鏡觀察樣品顯微組織，掃描電鏡(SEM)觀察斷口形貌，利用能譜(EDS)分析斷121微區(qū)成分。獲得以下主要結(jié)

3、果：1)由傳統(tǒng)燒結(jié)方式制備獲得的90WNi—Mn合金整體密度和拉伸強(qiáng)度較低，主要是由于在燒結(jié)過(guò)程中形成高熔點(diǎn)且難還原的MnO，阻礙合金致密化，此現(xiàn)象隨Mn含量的增加而越發(fā)嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)原料粉末氧含量的控制和燒結(jié)環(huán)境的改善可以提高90WNiMn合金的燒結(jié)密度，但提升的幅度不大。2)本研究采用的燒結(jié)方式可制備獲得相對(duì)密度大于99％的90WNiMn合金。得益于細(xì)小的晶粒和較高的相對(duì)密度，不同鎳錳比的90WNi—Mn合金力學(xué)性能均十分出色。此外，

4、隨著錳含量的增加，鎢在粘結(jié)相中的溶解度不斷降低，鎢晶粒的尺寸變得更加細(xì)小。3)90W4Ni一6Mn合金在11001200℃范圍內(nèi)燒結(jié)后，合金的相對(duì)密度可達(dá)995％，平均晶粒尺寸可控制在101am左右，遠(yuǎn)低于WFeNi合金20501ma的晶粒尺寸。4)保溫時(shí)間對(duì)90W4Ni一6Mn合金的密度有著重要的影響。保溫時(shí)間過(guò)短，鎢顆粒重排不能充分進(jìn)行；保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，殘余孔隙長(zhǎng)大。在1150℃燒結(jié)條件下，最適宜的保溫時(shí)間為6090min。5)對(duì)于9

5、0W4Ni一6Mn合金，固溶淬火使粘結(jié)相生成強(qiáng)韌Y相，強(qiáng)化粘結(jié)相與鎢顆粒界面，提升合金的綜合力學(xué)性能。而退火過(guò)程中，1，相部分轉(zhuǎn)化硬脆相，降低合金性能。6)通過(guò)1150℃燒結(jié)60min、975℃淬火獲得的90W4Ni一6Mn合金，其拉伸強(qiáng)度為1030MPa，延伸率達(dá)到25％，足以媲美WNiFe合金，但90W4Ni一6Mn合金的燒結(jié)溫度要低250℃以上。圖35幅，表13個(gè)，參考文獻(xiàn)70篇。關(guān)鍵詞：WNi—Mn合金；致密化；微觀結(jié)構(gòu)；力學(xué)性