钨及其合金塑性加工的研究进展-西北有色金属研究院.PDF

第45 卷 第2 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.2 2016 年 2 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING February 2016 钨及其合金塑性加工的研究进展 李 萍，华 睿，薛克敏，梁 辰，宋群超，吴玉程 (合肥工业大学，安徽 合肥 230009) 摘 要：概括介绍了改善钨及其合金材料性能的方法及其优缺点，重点综述了国内外关于轧制工艺、旋转锻造工艺、 挤压工艺和大塑性变形法在钨及其合金领域的应用现状，同时就各工艺对钨及其合金材料微观结构、力学性能、再结 晶温度和韧脆转变温度等方面所产生的影响作了介绍。最后结合粉末材料固结机理的分析，对采用大塑性变形法直接 实现以钨粉为原料制备块体材料的必威体育精装版研究进行了初步探讨。 关键词：钨及其合金；塑性加工；粉末固结 中图法分类号：TG306 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016)02-0529-08 金属钨因具有独特的物理性能、良好的化学稳定 击性能和抗辐照脆化性能[10, 11] 。目前钨及其合金的制 性能及优异的高温强热性，而被广泛地应用于航天航 备通常采用高能球磨机械合金化处理来细化粉末，然 [1-3] 空、电子、化工、核工业及其它极端环境领域中 。 后采用粉冶制坯和新型烧结工艺，如热等静压烧结、 尤其在受控热核聚变反应堆领域，钨因其综合优势被 超高压通电烧结、放电等离子烧结等[12- 17] 。尽管这些 公认为是最具有前景的面向等离子体材料(plasma 工艺通过快速烧结能够有效抑制晶粒长大过程，但因 facing material PFM)[4] 。然而，由于钨晶粒之间界面 钨的熔点很高（3410 ℃），一般需要采用较高的烧结 结合力非常小，受到低温脆性（DBTT ≥200~400 ℃）、 温度，组织难以实现完全的致密化和超细晶化，材料 再结晶脆性 （CRT=900~ 1400 ℃）以及聚变环境下高 杂质含量高，其强度、延展性和导热性能不理想。采 [5,6] 热流和高粒子流辐照脆性 等因素的影响，其应用受 用粉末烧结方法制备的钨基材料的抗拉强度一般在 到了极大的限制。 800~ 1000 MPa ，延伸率在 15%~30% ，其性能很难满 目前，改善钨性能的常用方法概括起来有两大类。 足面向等离子体材料的要求。 一类是通过钨基材料的成分和结构设计来制备新型材 研究表明，在成分一定的条件下，塑性加工是改 料，如添加合金化元素、层状增韧、纤维增韧和第二 善钨基材料显微组织、细化晶粒及提高致密度和综合 [7,8] 相掺杂 ，通过固溶强化、弥散强化、细晶强化、界 力学性能最为有效的方法之一，本文围绕轧制工艺、 面强化和协同活化等来提高钨的综合性能。这些方法 旋锻工艺、挤压工艺（热挤压和静液挤压）和大塑性 中，添加的合金元素目前只有稀有金属铼（Re ）能够 变形法（等径角挤压和高压扭转），概括性地介绍近 提高钨的延展性，但其价格昂贵，大规模应用受到限 年来各工艺在钨材料改性研究方面的必威体育精装版进展和应用 制。纤维增韧由于制备过程较为复杂，目前进展仍然 现状。 较为缓慢。层状增韧时层状结构中的某一层过热可能 [9] 1 轧制工艺 导致层剥离 。而掺入氧化物、碳化物等增强相，因 为存在于钨基体晶界，削弱了对钨性能的改善效果。 随着核工业以及航空工业的高速发