氧元素是鎢鎳鐵合金性能的關(guān)鍵調(diào)控因素之一。其通過形成氧化物夾雜、固溶強(qiáng)化和晶界偏析等機(jī)制，影響合金的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和加工性。因而在實(shí)際應(yīng)用中，需通過原材料提純、工藝優(yōu)化和去氧技術(shù)將氧含量控制在合理範(fàn)圍內(nèi)，以充分發(fā)揮鎢鎳鐵合金的高密度、高強(qiáng)度和高抗蝕性優(yōu)勢。
中鎢智造鎢鎳鐵合金棒圖片
一、氧的存在形式與作用機(jī)制
氧在鎢鎳鐵合金中主要以氧化物夾雜形式存在，如 WO?、FeO、NiO 等。這些氧化物通常在燒結(jié)或高溫服役過程中通過氧化反應(yīng)生成。
微量氧可固溶在鎢或粘結(jié)相中，改變晶格常數(shù)並引發(fā)點(diǎn)陣畸變。當(dāng)氧含量超過固溶極限時(shí)，會(huì)在晶界或相介面處偏聚，形成低熔點(diǎn)共晶相（如 NiO-FeO 共晶），削弱晶界強(qiáng)度。例如，在高溫?zé)Y(jié)過程中，若氧含量未控制，晶界處可能析出非彌散 β 相，導(dǎo)致合金力學(xué)性能下降。
二、氧含量對合金性能的影響
強(qiáng)度與韌性：氧化物夾雜作為裂紋源，降低合金的抗拉強(qiáng)度和衝擊韌性。
硬度與加工性：氧化物夾雜會(huì)增加材料硬度，但同時(shí)降低延展性，使加工過程中易出現(xiàn)表面裂紋。例如，含氧量較高的鎢鎳鐵合金在旋鍛加工時(shí)，絕熱剪切敏感性降低，導(dǎo)致穿甲彈侵徹過程中出現(xiàn) “自鈍化” 現(xiàn)象。
電磁與物理性能改變：氧的存在會(huì)降低合金的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。此外，氧化物夾雜會(huì)增加材料的鐵磁性，影響其在精密儀器中的應(yīng)用如陀螺儀轉(zhuǎn)子。
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三、氧含量的控制策略
原材料與工藝優(yōu)化：
粉末預(yù)處理：採用還原法製備鎢粉時(shí)，通過氫氣還原可降低氧含量。鎳粉和鐵粉需選擇純度較高的原料，並在真空環(huán)境中儲(chǔ)存以避免吸潮氧化。燒結(jié)工藝：在液相燒結(jié)過程中，使用高溫處理的氧化鎂或氧化鋯填充料，可有效隔離氧源。
去氧與精煉技術(shù)：
添加去氧劑：在熔煉過程中加入鋯或碳，可降低氧含量。真空處理：採用真空感應(yīng)熔煉或真空電弧重熔，可使氧含量減少。
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