电弧熔炼WFeB三元合金的微观组织与压缩性能研究.pdf

第２２卷第６期２０１４年１２月材料科学与工艺ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｌｌＶｏｌ２２ｌｌｌ６Ｄｅｃ．２０１４电弧熔炼ＷＦｅＢ三元合金的微观组织与压缩性能研究张佳佳，刘文胜，马运柱，叶晓珊，刘书华（中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙４１００８３）摘要：为研发Ｗ合金新体系及其相应的制备技术，采用真空非自耗电弧熔炼方法制备了Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９两种合金，利用光学显微镜、Ｘ射线衍射、扫描电镜和能谱仪分析了合金内部的相组成、组织形态及元素含量，并对合金的密度及压缩性能进行了测试和分析．研究表明：真空电弧熔炼Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金的密度分别为１３．３和１０．７ｇ／ｃｍ３；两种合金组织中分布着大量脆性相；Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金的压缩屈服强度和最大压缩强度分别为２２４０和２３２１ＭＰａ，而Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金的压缩屈服强度和最大压缩强度分别为２４００和２４５７ＭＰａ；压缩后两种合金断口呈脆性断裂，断口局部有熔化现象．关键词：电弧熔炼；ＷＦｅＢ三元合金；显微组织；压缩性能中图分类号：ＴＢ３１文献标志码：Ａ文章编号：１００５－０２９９（２０１４）０６－００２３－０６ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷＦｅＢｔｅｒｎａｒｙａｌｌｏｙｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｒｃｍｅｌｔｉｎｇＺＨＡＮＧＪｉａｊｉａ，ＬＩＵＷｅｎｓｈｅｎｇ，ＭＡＹｕｎｚｈｕ，ＹＥＸｉａｏｓｈａｎ，ＬＩＵＳｈｕｈｕａ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ａｌｌｏｙｓｏｆＷ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６（ａｔ．％）ａｎｄＷ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９⁃（ａｔ．％）ｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｖａｃｕｕｍｎｏｎｃｏｎｓｕｍａｂｌｅａｒｃｍｅｌｔｉｎｇ．Ｔｈｅｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｅｌｅｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌ⁃ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＯＭ），Ｘｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆＷ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６ａｎｄＷ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９ｗａｓ１３．３ｇ／ｃｍ３ａｎｄ１０．７ｇ／ｃｍ３．Ｍａｎｙｂｒｉｔｔｌｅｐｈａｓｅｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎｔｈｅｔｗｏａｌｌｏｙｓ．ＴｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＷ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６ｗｅｒｅ２２４０ＭＰａａｎｄ２３２１ＭＰａ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｏｓｅｏｆＷ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９ｗｅｒｅ２４００ＭＰａａｎｄ２４５７ＭＰａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｏｔｈｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｓｓｈｏｗｅｄｖｉｓｉｂｌｅｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ，ｏｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅｗａｓｐａｒｔｉａｌｍｅｌｔｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｃｍｅｌｔｉｎｇ；ＷＦｅＢｔｅｒｎａｒｙａｌｌｏｙｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ收稿日期：２０１３－０９－１６．基金项目：湖南省研究生科研创新项目．作者简介：张佳佳（１９８３－），男，博士．通信作者：马运柱⁃，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｚｉｐｍ＠ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．钨合金具有强度高、密度大、热膨胀系数小、吸收射线能力强、导电和导热性好、耐腐蚀性与抗氧化性好以及优良的机械加工性能，在航空、航天、电子和军工等领域得到广泛的应用，在国民经济中占有重要地位［１－４］．由于钨具有较高的熔点℃（３４１０），钨合金通常采用粉末冶金的方法制备．然而，粉末冶金在生产中也有不足之处，如粉末冶金制品的大小和形状受到一定的限制，烧结样品的韧性较差等［５］．随着科技的飞速发展，鉴于钨合金的优异特性，迫切需要研发新型钨合金体系及相应的制备技术．真空电弧熔炼是利用电弧热在真空环境下熔炼金属及合金的方法，能熔炼锆、钛、钼等活性和难熔金属，以及各种优质不锈钢和工具钢，所熔炼的铸锭具有组织致密、无缺陷、成分均匀的优点，所以该熔炼技术在航天、军工、核电、能源、化工等领域的材料生产中起着重要的作用［６－７］．在真空电弧熔炼钨合金方面，材料学者做了大量研究．ＬＵＯ［８］曾用真空电弧熔炼制备了Ｗ－０．４Ｉｒ（质量分数）和Ｗ－０．８Ｉｒ（质量分数）合金，并研究了其高温下的力学性能．Ｏｈｔｓｕｋｉ等［９－１０］用真空电弧熔炼制备了Ｗ４６Ｒｕ３７Ｂ１７（原子分数）的母合金⁃．Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ等［１１］用真空电弧熔炼制备了Ｗ４６Ｒｕ３７Ｂ１５Ｓｉ２、Ｗ４６Ｒｕ３７Ｂ１２Ｓｉ５、Ｗ４５Ｒｕ３６Ｂ１７Ｈｆ２（原子分数）等母合金．ＳＵＯ等［１２］曾用该熔炼方式熔炼了Ｗ３０Ｆｅ３８Ｂ３２－ｘＣｘ（ｘ＝５％，７％，１０％，１３％，１５％）等系列母合金．但以上学者只是将真空电弧熔炼的钨合金当做制备非晶材料的过渡合金，并没有系统地研究真空电弧熔炼钨合金的显微结构和力学特性．本文则选择两种ＷＦｅＢ合金进行真空电弧熔炼，对其显微组织、相组成结构和压缩性能进行研究，并对其潜在的应用进行分析，为电弧熔炼制备新型体系钨合金提供参考．１实验以纯度为９９．９％的还原Ｗ粉、９９．５％的羰基Ｆｅ粉和硼铁颗粒（Ｂ质量分数为１５．４１％）为原料，配成分为Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９的两种合金体系各４０ｇ．在辊筒球磨机上混合２ｈ，压制成块后在℃９５０氢气气氛下预烧２ｈ．将样品置于真空电弧熔炼炉（沈阳科仪）中，抽真空至１×１０－５Ｐａ，然后充高纯氩气至０．０５ＭＰａ，用非自耗钨电极在水冷铜坩埚中熔炼两种合金．为防止在熔炼过程中合金氧化，要求氩气纯度为９９．９％以上，并先用熔融钛吸氧．每种合金反复熔炼３次以提高其均匀性．熔炼后两种合金锭的质量损失都小于０．５％，因此，认为合金的实际成分与名义配比一致．采用经℃１４９０氢气气氛烧结２ｈ，且直径为２０ｍｍ的９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ（质量比为∶∶９３４．９２．１）棒坯做对比．在电弧熔炼合金锭和９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金中心位置分别各线切割直径为５ｍｍ，高度为５ｍｍ的压缩试样３个；对压缩试样采用阿基米德排水法测量样品密度，用电液伺服力学性能实验机（型号为３３６９，美国ＩＮＳＴＲＯＮ公司）测量合金的抗压强度，测量时应变速率为１ｍｍ／ｍｉｎ，密度和抗拉强度取平均值；采用金相显微镜（型号为ＭｅＦ３Ａ，德国）观察合金中心位置的显微组织；采用日本ＲＩＧＡＫＵ－３１０４型Ｘ射线衍射仪进行物相分析；在日本ＪＳＭ－６３６０ＬＶ扫描电子显微镜上观察合金显微组织及压缩试样断口形貌，并用辅助ＥＤＳ能谱分析系统进行元素的定性和定量分析．２结果分析与讨论２．１真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的组织特征及相组成图１为真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的表面形貌，可以看出，两种ＷＦｅＢ合金块体都呈纽扣状，虽然有少许杂质析出，但表面具有银白色金属光泽，无氧化现象．(a)W37.5Fe56.9B11.6(b)W18.4Fe67.7B13.9图１真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的表面形貌图２所示为两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金中心部位的金相组织．(a)W37.5Fe56.9B11.6(b)W18.4Fe67.7B13.9200μm200μm图２真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的金相组织由图２可以看出，两图中都有大量的“长条状”组织．图２（ａ）中的“长条状”组织稠密，而图２（ｂ）中的较为稀松．真空电弧熔炼的合金是在水冷铜坩埚中·４２·材料科学与工艺第２２卷冷却，这就导致合金的冷却速度过快，两种Ｗ合金在急冷过程中由于Ｗ含量不同而析出了不同的组织形貌．此外，由图２还可以看出，合金组织较为致密，气孔较少，经排水法测量Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金的密度分别是１３．３和１０．７ｇ／ｃｍ３．从宏观上综合图１、２可以看出，真空电弧熔炼法可以制备均匀、无氧化的ＷＦｅＢ合金．进一步对真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金进行背散射电子形貌分析，结果如图３所示．(b)W18.4Fe67.7B13.9低倍SEM图片(a)W37.5Fe56.9B11.6低倍SEM图片(c)W37.5Fe56.9B11.6高倍SEM图片(d)W18.4Fe67.7B13.9高倍SEM图片12354图３真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的背散射ＳＥＭ照片从图３（ａ）可以看出，Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６中有大量发达的枝晶组织，这是由于水冷铜坩埚冷却过程中非定向热流及快速凝固速率使得合金凝固界面失稳所致［１３］．图３（ａ）与图２（ａ）对比可以判断图２（ａ）中大量出现的“长条状”组织正是枝晶组织．而图３（ｂ）中的这种枝晶组织却不是很明显，主要是一些形状不规则的析出物和基体组织．图３（ｃ）和（ｄ）是两种ＷＦｅＢ合金的高倍放大相，可以看出两种合金均有多种相构成．分别对图３（ｃ）和（ｄ）中标定的各点进行ＥＤＳ定性和定量测试，测定各点元素的含量如表１所列．由于扫描电镜对元素周期表Ｎａ以前的元素不敏感，因此，本实验并没有定性和定量测出Ｂ元素．从表１可以看出，点１的Ｗ含量很高，主要是高Ｗ相；点２和点４中Ｗ与Ｆｅ的含量相当；点３和点５中Ｆｅ含量很高，主要是富Ｆｅ相．图３（ｄ）中没有出现高Ｗ的相，可能是Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金的Ｗ含量较Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６中的低，Ｗ都熔入了合金其他成分的相中．Ｗ由于具有较高的熔点，在合金熔体凝固时，Ｗ及高Ｗ含量的相首先形核和长大．在Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金中，高含量的Ｗ使得合金熔体在冷却时产生大量的形核核心，在水冷铜坩埚的快速凝固过程中，析出相来不及长大而形成了图３（ａ）和（ｃ）中的各种复杂的细小致密的析出相．而在Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金中，Ｗ含量较小，在凝固过程中的形核速率小于Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金，但富含Ｗ的相（如点４标记）会相对优先形核和析出．Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金相对Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金Ｗ含量较低，故冷却速度前者较慢于后者，最终导致图３（ｄ）中富含Ｗ的相尺寸较大于图３（ｃ）中的富Ｗ相．此外，两种合金组织中都有大量“条纹状”相的基体组织，这些不同的大量的形状不规则的组织相可能会导致合金较脆的特点．表１图３中ＷＦｅＢ合金各分析点的Ｗ和Ｆｅ含量（原子分数／％）元素１２３４５Ｗ９０．１４０．４６．３４４．４８．６Ｆｅ９．９５９．６９３．７５５．６９１．４图４为两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的ＸＲＤ谱图，可以看出，两种合金ＸＲＤ谱图复杂，除了有ＦｅＷＢ、Ｆｅ７Ｗ６、Ｆｅ２Ｗ等大量金属间化合物的出现外，还有大量未确定相，此外，由于Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金中Ｗ含量较高，导致合金中出现大量Ｗ相．这些金属间化合物与Ｗ相大多都是脆性相，因此，两种电弧熔炼合金整体上可能呈现出脆性的特点．当合金受到较大载荷时，裂纹容易在这些不规则的多种成分的金属间化合物内部或·５２·第６期张佳佳，等：电弧熔炼ＷＦｅＢ三元合金的微观组织与压缩性能研究者界面处萌发和延伸，从而导致材料的断裂和失效．WFeWBFe7W6Fe2W10203040506070802θ/(?)W37.5Fe56.9B11.6W18.4Fe67.7B13.9图４真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的ＸＲＤ谱图２．２真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的压缩性能及压缩断口特征图５所示为真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金与９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金的压缩应力－应变曲线．W18.4Fe67.7B13.9W37.5Fe56.9B11.693W-Ni-Fe300025002000150010005000压缩应力/MPa0.10.20.30.40.50.6压缩应变图５真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金与９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金的压缩应力－应变曲线由图５可以看出：Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６的应变达到了约２３％，而在应变２１％前，压力和应变基本符合虎克定律，并呈直线变化，可认为样品发生了较大的弹性变形，但塑性变形较小，约为２％；与此同时，Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９的应变达到了２７％，其中弹性变形约为２５％，塑性变形约为２％；两种合金的塑性变形阶段都很短，表明这两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的室温脆性很大，验证了前文的推断．相比之下，９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金应变值随着应力的增加而不断升高，其中弹性变形约为８％，塑性非常好，材料屈服后，有随应力的增加而持续升高的趋势．从图３可以看出，Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９的显微组织是由多种不规则的相构成，当受压缩载荷时，其中一种相弹性变形一定程度后可将受到的载荷转给另外一种相，正是由于这些不规则的多种相的相互关联，造成材料整体呈现弹性变形的特征．较大的弹性变形程度，使得Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金中蕴藏了较大的弹性应变能．此外，从图５中还可以看出，３种合金在弹性变形阶段的斜率相当，表明三者间的弹性模量接近．两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金高的弹性变形及与９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金相当的弹性模量表明，虽然两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金有大量脆性的不规则的多种成分的金属间化合物，但在微观角度上却有极强的原子间结合力，必然导致合金在弹性变形阶段具有极高的宏观强度．表２为真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金与９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金的压缩强度．从表２可以看出：Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６的最大压缩强度为２３２１ＭＰａ，而Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９的最大压缩强度为２４５７ＭＰａ，两者压缩强度较高且性能接近；两者的压缩屈服强度分别为２２４０和２４００ＭＰａ，远高于９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ的７３０ＭＰａ，表明两种真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金具有脆且高强的特点，也验证了前文的论断．表２真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金与９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金的压缩性能样品压缩屈服强度／ＭＰａ压缩强度最大值／ＭＰａＷ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６２２４０２３２１Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９２４００２４５７９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ７３０－图６所示为试样压缩后形貌，可以看出，Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金断口与轴向压力约成４５°的剪切断裂，而９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金被压成了“鼔”状．通常，９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金为两相组织———钨晶粒组织和粘结相组织．粘结相塑性很高，在９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金变形过程中起着重要的协调变形作用，而Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金中有大量不规则的脆性的金属间化合物．这与图５的压缩应力－应变曲线相对应，反映出电弧熔炼９３Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金塑性较好而电弧熔炼ＷＦｅＢ合金脆性很大的特点．图７所示为真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的剪切断口形貌．从图７（ａ）和（ｂ）可以看出，两种合金的断口都成较为平整的脆性断裂，且图７（ａ）上有明显的一个方向滑动磨损的痕迹．图７（ｃ）和（ｄ）为两种合金高倍下的断口形貌，可以看出，沿断面有明显的滑动磨损的痕迹，在断面局部有部分熔化现象，且断面上有大量的小颗粒．由于在压缩过程中两种ＷＦｅＢ合金的弹性变形时间较长，弹性应变能不断增加，瞬间断裂过程中，在剪切断裂面的温度很高，促使断口形貌部分表现出熔融状态；小·６２·材料科学与工艺第２２卷颗粒可能是高Ｗ等物质或是枝晶破碎，是在材料压缩失效过程中产生的，对断裂的延伸和滑移起到一定的作用，在断裂过程中造成了断面上的滑动磨损痕迹．(a)W37.5Fe56.9B11.6(b)W18.4Fe67.7B13.9(c)93W-Ni-Fe图６试样压缩后形貌通常军事上的穿甲弹材料选用高比重钨合金，但随着装甲防护技术的不断提高，传统钨合金已越来越不适应现代战场的需要，亟待制备出高侵彻性能的新型钨合金材料［１４］．近年来，材料研究者在实验室发现可以将大块金属玻璃与钨纤维复合而成穿甲弹，其侵彻性能比一般穿甲弹大幅度提高［１５－１６］．该技术使材料工作者发现寻找穿甲弹新的基体材料的重要性．图７中ＷＦｅＢ合金断面局部的熔化现象，以及图５的应力－应变曲线，反应出电弧熔炼ＷＦｅＢ合金低的质量热容以及高强度的特点．这些性能使得合金在变形过程中产生大量的热，并随着热量的积聚局部温度快速升高，造成材料局部塑性失稳，使得该合金对绝热剪切非常敏感［１７］．此外，Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９密度分别为１３．３和１０．７ｇ／ｃｍ３，远远高于传统Ｗ－Ｎｉ－Ｆｅ合金中Ｎｉ－Ｆｅ基体的密度（一般在８．６ｇ／ｃｍ３左右［１７］）．敏感的绝热剪切性能以及较高的密度使得该两种电弧熔炼合金极具新型穿甲弹基体材料的潜力．(a)W37.5Fe56.9B11.6低倍SEM图片(b)W18.4Fe67.7B13.9低倍SEM图片(c)W37.5Fe56.9B11.6高倍SEM图片;(d)W18.4Fe67.7B13.9高倍SEM图片熔化熔化图７真空电弧熔炼ＷＦｅＢ合金的剪切断口形貌３结论１）真空熔炼Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９的密度分别为１３．３和１０．７ｇ／ｃｍ３，两种合金组织致密均匀，Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金中有大量ＦｅＷＢ、Ｆｅ７Ｗ６和Ｆｅ２Ｗ等相，而Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６合金除有以·７２·第６期张佳佳，等：电弧熔炼ＷＦｅＢ三元合金的微观组织与压缩性能研究上相外还有大量Ｗ相．２）真空熔炼Ｗ３７．５Ｆｅ５６．９Ｂ１１．６和Ｗ１８．４Ｆｅ６７．７Ｂ１３．９合金具有较大的弹性变形，其变形量分别为２１％和２７％，两者压缩性能相当，其最大压缩强度分别为２３２１和２４５７ＭＰａ，屈服强度分别为２２４０和２４００ＭＰａ．３）两种合金的室温脆性很大，其断口呈明显的脆性断裂，断口局部有熔化现象．参考文献：［１］赵慕岳，王伏生，范景莲．我国钨基高比重合金的发展现状与展望［Ｊ］．粉末材料科学与工程，２０００，５（１）：２７－３２．ＺＨＡＯＭｕｙｕｅ，ＷＡＮＧＦｕｓｈｅｎｇ，ＦＡＮＪｉｎｌｉａｎ．ＲｅｖｉｅｗｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｕｎｇｓｔｅｎｈｅａｖｙａｌｌｏｙｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌａｒｇｙ，２０００，５（１）：２７－３２．［２］ＰＥＤＥＲＳＥＮＢ，ＢＬＥＳＳＳ．⁃Ｂｅｈｉｎｄａｒｍｏｒｄｅｂｒｉｓｆｒｏｍｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｈｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｔｕｎｇｓｔｅｎｐｅｎｅｔｒａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｍｐａｃｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，３３（１－１２）：６０５－６１４．［３］郎利辉，张东星，布国亮，等．钨基合金的预强化和后期强化技术［Ｊ］．锻压技术，２０１２，３７（４）：１－７．ＬＡＮＧＬｉｈｕｉ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇｘｉｎｇ，ＢＵＧｕｏｌｉａｎｇ，ｅｔａｌ．⁃⁃Ｐｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｎｄｐｏｓｔｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ⁃ｔｕｎｇｓｔｅｎｂａｓｅａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｆｏｒｇｉｎｇ＆ＳｔａｍｐｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３７（４）：１－７．［４］张存信，秦丽柏，米文宇，等．我国穿甲弹用钨合金研究的最新进展与展望［Ｊ］．粉末冶金材料科学与工程，２００６，１１（３）：１２７－１３２．ＺＨＡＮＧＣｕｎｘｉｎ，ＱＩＮＬｉｂａｉ，ＭＩＷｅｎｙｕ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆ⁃ａｒｍｏｕｒｐｉｅｒｃｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，２００６，１１（３）：１２７－１３２．［５］黄培云．粉末冶金原理［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９７：１－６．［６］张英明，周廉，孙军，等．钛合金真空白耗电弧熔炼技术发展［Ｊ］．稀有金属快报，２００８，２７（５）：９－１４．ＺＨＡＮＧＹｉｎｇｍｉｎｇ，ＺＨＯＵＬｉａｎ，ＳＵＮＪｕｎ，ｅｔａｌ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｖａｃｕｕｍａｒｃｒｅｍｅｌｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＲａｒｅＭｅｔａｌｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００８，２７（５）：９－１４．［７］计玉珍，郑贽，鲍素高．真空电弧炉设备与熔炼技术的发展［Ｊ］．铸造技术，２００８，２９（６）：８２７－８２９．ＪＩＹｕｚｈｅｎ，ＺＨＥＮＧＹｕｎ，ＢＡＯＣｈｏｎｇｇａｏ．ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｍｅＩｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｖａｃｕｕｍａｒｃｆｕｒｎａｃｅ［Ｊ］．ＦｏｕｎｄｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２９（６）：８２７－８２９．［８］ＬＵＯＡｎｈｕａ．罗丽，译．电弧熔炼Ｗ和Ｗ－Ｉｒ合金的超高温抗拉性能［Ｊ］．钨钼材料，１９９５（２）：３３－３５．［９］ＯＨＴＳＵＫＩＭ，ＴＡＭＵＲＡＲ，ＴＡＫＥＵＣＨＩＳ．Ｈａｒｄｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｏｆ⁃ｔｕｎｇｓｔｅｎｂａｓｅｄａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，２００４，１４：４９１１－４９１３．［１０］ＯＨＴＳＵＫＩＭａｄｏｋａ，ＮＡＧＡＴＡＫｙｏｋｏ，ＴＡＭＵＲＡＲｙｕｊｉ，ｅｔ⁃ａｌ．Ｔｕｎｇｓｔｅｎｂａｓｅｄｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｈｉｇｈｈａｒｄｎｅｓｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２００５，４６（１）：４８－５３．［１１］ＹＯＳＨＩＭＯＴＯＲ，ＮＯＧＩＹ，ＴＡＭＵＲＡＲ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍｅｔａｌｂａｓｅｄｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｅｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，２００７，（４４９－４５１）：２６０－２６３．［１２］ＳＵＯＺＹ，ＳＯＮＧＹＬ，ＹＵＢ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆ⁃ｔｕｎｇｓｔｅｎｂａｓｅｄｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｅｓｂｙｌｏｗｐｕｒｉｔｙｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２０１１，５２８：２９１２－２９１６．［１３］董旭坤，李双明，李克伟，等．电弧熔炼Ｃｒ－４０Ｔｉ－２０Ｎｂ三元合金的组织与压缩性能［Ｊ］．铸造，２０１２，６１（６）：５９２－５９７．ＤＯＮＧＸｕｋｕｎ，ＬＩＳｈｕａｎｇｍｉｎｇ，ＬＩＫｅｗｅｉ，ｅｔａｌ．⁃ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｒ－４０Ｔｉ－２０Ｎｂｔｅｒｎａｒｙａｌｌｏｙｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｒｃｍｅｌｔｉｎｇ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＦｏｕｎｄｒｙ，２０１２，６１（６）：５９２－５９７．［１４］祝志祥，程兴旺，才鸿年，等．高侵彻性能钨合金研究进展泰［Ｊ］．兵器材料科学与工程，２００６，２９（６）：６９－７２．ＺＨＵＺｈｉｘｉａｎｇ，ＣＨＥＮＧＸｉｎｇｗａｎｇ，ＣＡＩＨｏｎｇｎｉａｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｈｉｇｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｕｎｇｓｔｅｎｈｅａｖｙａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＯｒｄｎａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２９（６）：６９－７２．［１５］ＣＯＮＮＥＲＲＤ，ＤＡＮＤＬＩＫＥＲＲＢ，ＳＣＲＵＧＧＳＶ，ｅｔａｌ．Ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ⁃ｔｕｎｇｓｔｅｎｆｉｂｅｒ／⁃ｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｍｐａｃｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，２４：４３５－４４４．［１６］ＨＡＥＩＮＣｈｏｉｙｉｍ，ＣＯＮＮＥＲＲｏｂｅｒＤ，ＳＺＵＥＣＳＦｒｉｇｙｅｓ，ｅｔａｌ．ＱｕａｓｉｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｕｎｇｓｔｅｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＺｒ５７Ｎｂ５Ａｌ１０Ｃｕ１５．４Ｎｉ１２．６ｂｕｌｋｍｅｔａｌｌｉｃｇｌａｓｓｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２００１，４５：１０３９－１０４５．［１７］田开文，尚福军，祝理君．具备绝热剪切敏感性的钨合金穿甲弹材料研究现状［Ｊ］．兵器材料科学与工程，２００５，２８（４）：５３－５６．ＴＩＡＮＫａｉｗｅｎ，ＳＨＡＮＧＦｕｊｕｎ，ＺＨＵＬｉｊｕｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆＷＨＡｗｉｔｈａｄｉａｂａｔｉｃｓｈｅａｒｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ＯｒｄｎａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，２８（４）：５３－５６．（编辑吕雪梅）·８２·材料科学与工艺第２２卷