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鎢鎳鐵合金的材料成分

鎢鎳鐵合金(Tungsten-Nickel-Iron Alloy,簡稱W-Ni-Fe合金)是一種以鎢為基體的高密度合金,其可通過調(diào)控鎳鐵比例或添加微量元素,來實現(xiàn)密度、強度、韌性和成本的平衡,廣泛應(yīng)用在航空航太、國防軍工、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。鎢鎳鐵合金的材料成分包括鎢、鎳、鐵、碳等元素。

中鎢智造鎢鎳鐵合金棒圖片

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鎢(W):占比90%~98%,是合金的基體元素,在合金中形成連續(xù)骨架,賦予合金高密度、高熔點(3410℃)和優(yōu)異的抗熱震性。鎢的含量影響合金的密度和高溫穩(wěn)定性,例如90W7Ni3密度約為17.1g/cm3,95W3Ni2Fe密度約為18.1g/cm3,97W2Ni1Fe密度約為18.5g/cm3。

鎳(Ni):作為粘結(jié)相的主要成分,與鐵共同形成面心立方結(jié)構(gòu)的γ相,γ相包裹鎢顆粒,通過固溶強化和位錯強化提升合金的韌性和可加工性。鎳的加入能抑制鎢顆粒在燒結(jié)過程中的異常長大,細化晶粒。此外,鎳還能降低鐵的磁性,使合金在電磁遮罩應(yīng)用中表現(xiàn)更優(yōu)。

中鎢智造鎢鎳鐵合金棒圖片

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鐵(Fe):與鎳協(xié)同作用,通過固溶強化提高合金的強度,同時降低原材料成本。鐵的含量需合理控制,過量會導致合金脆性增加。常見的鎳鐵比例為7:3,如典型牌號90W-7Ni-3Fe。在此比例下,合金的強度和韌性達到較好平衡,適用於航天器配重件、穿甲彈芯等場景。研究顯示,燒結(jié)後緩冷條件下,此配比的合金力學性能一般優(yōu)於高鎳鐵比的合金,因後者易在粘結(jié)相中析出非彌散β相,導致脆性增加。

微量元素:碳(C)元素的加入,用於形成碳化物(WC或W?C)抑制晶粒長大並提高耐磨性;鉻的加入可增強合金的耐腐蝕性。值得注意的是,微量元素的含量應(yīng)控制合理的區(qū)間內(nèi),否則合金綜合性能可能下降。

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