钨合金的开发和应用现状

  钨合金的开发和应用现状

                    鲁利国 

(本文发表于《中国钨业》)

摘　要：本文简单叙述了钨合金的特点、开发和应用情况。钨合金具有熔点高、密度高、强度大、低的热膨胀系数、抗腐蚀性和良好的机械加工等综合性能已在航空航天、军事装备、电子、化工等许多领域得以广泛应用。

关键词：钨合金　开发　应用

1  前  言

众所周知，钨合金具有熔点高、密度高、强度大、低热膨胀系数、抗腐蚀性和良好的机械加工等综合性能，在航空航天、军事装备、电子、化工等许多领域得以广泛应用，它包括(1)用于切削、焊接和喷涂方面的碳化物，如碳化钨。(2)用于电子工业中大量的灯丝和电子管有阴极，高温电阻炉的加热元件，如耐震钨丝、复合稀土钨电极等等。(3)用于高温领域，如军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩等。为了提高钨合金材料塑性、降低其塑-脆转变温度进一步改善其高温热强性能一直是钨合金领域内一个持久的研究热点。因此，钨合金研究与开发的主要内容是材料的塑-脆转变行为、高温强度特性、焊接和复合化、制取工艺的最佳化，也就是说细化、强韧化和复合化已被提到日程上来。本文就有关方面的开发及研究较多的耐震钨丝、复合稀土钨电极和军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩的开发和应用情况做以简单的叙述。

2　钨合金的净化、细化、强韧化和复合化的研究

“净化”指钨合金原料的纯度和成形、烧结、加工过程中环境的清洁程度，通常钨的净化大都从氧化物纯化开始，通过溶剂萃取、离子交换和多次再结晶工艺，提高APT的化学纯度，目前能生产纯度大于99.95％和杂质总含量小于100mg/kg的APT，钨粉纯度大于99.99％。

“细化”主要指制取粉末向超细化方向发展。研究最多的是亚微粉末和超细粉末，该粉末主要用于制取超细颗粒组织的硬质合金和钨基合金方面。

“强化”是改善钨合金材料高温强度的最有效途径，多年来进行了掺杂蓝钨还原、粉末粒度和分布的控制等重大课题研究。国内钨合金领域内的强化分为2大类，即单一强化型和复合强化型。

“复合化”如纳米钨粉和纳米晶钨基合金复合粉末，其制备方法有机械合金化、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、冷凝-干燥法、气相沉积法、反应喷射法、真空等离子体喷射沉积法、机械-热化学合成法等，常用的方法为前三种，主要应用在高密度钨合金、钨基复合材料(如：W-Cu) 、硬质合金等方面；钨复合化的研究主要有结构复合和组织复合(梯度复合)，目前研究较多的主要是用作电极、触点材料、半导体部件的W-Cu复合材料。新改进的工艺方法有：(1)纤维强化法； (2)特定结构法；(3)电弧熔炼法；(4)金属注射成型法；(5)快速定向凝固法；近年来，利用这些方法研制出了W-Mo、W-Re复合旋转阳极靶，W-Re、W-Zr复合流口等制品，钨颗粒或钨丝增强大块非晶复合材料在穿甲材料上具有一定应用前景［1,2，5，6］。

3         耐震钨丝、复合稀土钨电极的开发和应用

3.1耐震钨丝的开发和应用

　 根据国外资料和国内应用研究结果表明，所有耐震钨丝均以掺杂钨为基础，各国研究者们为此进行了大量的研究工作，首先它们在钨粉中掺杂K、Si、Al元素制备而成的耐震钨丝；又在掺杂K、Si、Al元素基础上添加微量的Fe或Co元素制备而成的耐震钨丝；耐高温、抗下垂性能有所改良；再在掺杂K、Si、Al元素基础上添加少量的Re元素制备而成的耐震钨丝，使其日臻完善，它不仅具有普通钨丝的高温抗下垂性能、良好的绕制性能、而且还具有

极高的耐震和抗冲击性能。耐震钨丝主要应用于震动环境下的照明系统，例如，各种交通照明灯、军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等，其中用量最大的是汽车、摩托车、

拖拉机、飞机的照明灯。据统计，按每辆汽车平均需要2m长的耐震钨丝计算，全世界每年新增汽车1.0亿辆，就需要2亿m。另外，全世界现有各种交通工具每年更换的车灯估计需要用10亿m以上的耐震钨丝，因此，仅汽车方面每年全世界用量至少在12亿m以上。耐震钨丝的另一个重要应用领域是各种显像管用阴极加热丝，每年消耗也至少在6亿m以上。随着世界汽车、电子工业等行业的发展，这些数字每年都在增加［3］。

3.2复合稀土钨电极材料的研究现状

钨电极是氩弧焊、等离子体焊接和切割技术中的关键材料，目前使用较多的钨电极是钍钨电极和铈钨电极，由于钍钨电极的放射性污染，国内已限制了钍钨电极的生产。铈钨电极是为了取代放射性钍钨电极材料而发展起来的，1973年上海灯泡厂王菊珍研制成功铈钨电极,获得了推广广使用，已被国际标准化组织（ISO）引入非熔化电极标准中，在小规格焊接用钨电极方面成功地取代了钍钨。但由于铈钨电极还存在引弧较差，使用寿命短，不适合大电流﹑交流焊接等问题。随着现代工业的进步和发展，焊接、切割母材的品种、规格及形状日趋繁多，在钨极惰性气体保护焊和等离子自动焊、等离子喷射、切割，高精度焊接等一系列新技术、新工艺中，要求电极材料具有突出的可靠性和稳定性，同时与现代人类文明发展相适应，关于电极材料的生产、使用对环境的影响也有了更高、更为苛刻的要求。为此，各国材料工作者正致力于开发、研究各种新型电极材料，例如，最近几年，北京工业大学系统研究了稀土元素La、Y对钨电极材料热电子发射能力和稳定性的影响。对它们分别进行了引弧、烧损等焊接性能研究，并与钍钨电极进行了对比，分析了稀土元素在钨电极热发射过程中的行为和作用机制。研究表明，La-W电极具有优良的起弧性能；Y-W电极在大功率使用下稳定性较好，为此学者们考虑用几种稀土元素的复合添加，以全面提高其性能的可能［6］。

3.3钨及钨合金在军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩开发和应用

    钨及钨合金穿甲弹的研制是从上世纪五十年代开始的，上世纪七十年代开始，英国、美国、西德等国用液相烧结高比重钨合金(W-Ni-Fe和W-Ni-Cu)做大口经脱壳穿甲弹芯及枪榴弹（穿甲弹）弹头，从而大大提高了弹芯的韧性，增加了穿甲威力。国外脱壳穿甲弹用钨合金弹芯的化学成份及机械性能如表1所示， 国外几种典型穿甲弹芯用钨合金化学成份及机械性能如表2所示［4］。

据1999年8月26日的《美国金属市场报》报道了这月开始新钨芯子弹的使用。新铜壳钨子弹使用钨聚合物复合材料代替老的铅/锑合金芯。

铅子弹碎屑射击在地面或土制的狭道上最后引起腐蚀，污染土壤和潜在的铅灰汁进入局部水供应，严重地威胁人民的身体健康。

为了避免铅制子弹对环境的污染，美国计划生产主要用钨合金制造“绿色子弹”。所谓“绿色” 子弹仅是指其对于环境污染较少而言，其杀伤力与铅制子弹有过之而无不及。按照美国军队武器研究开发与工程中心(AARDEC) 绿色子弹方案Wade Bunting经理的计划，1999年美国决定生产100万枚钨合金子弹。最后把军队所有的子弹芯全部换成新钨芯子弹—每年生产2000～3000万枚.

Bunting说，通过试验，有两种设计：一种是钨-锡成份的子弹和一种是钨聚合物复合材料的子弹证明是有效的。每枚子弹芯重量大约一盎司（28.349g）,该重量含96﹪的钨，则每年需要消耗钨5500多吨，相当于现今世界钨年消耗量的1/8［7］。

潜在的钨基高密度合金，美国Ceracon公司研发了功能梯度钨基高密度合金，水雾化的

 

 

 

表1国外脱壳穿甲弹用钨合金弹芯的化学成份及机械性能

产      品                           合 金 成 份（％）               密 度g/cm 3          机  械  性  能 　　　　　　　　　　　　　　　　W      Ni     Cu      Fe                      HRC      бьMPa      δ％

美国M392A1105mm脱壳穿甲弹弹芯        89      7.5     2.5                    16.9            28-32

美国M4190mm脱壳穿甲弹弹芯            (弹帽为Zr合金)　　　　　　　　　　　　17.5

美国XM735105mm尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯　97.4　1.4　　0。2　　　　　　　　　　　17

美国XM735105mm尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯　97　　1.5　　　　　　　1.5　　　　　　17

西德105 mm脱壳穿甲弹弹芯          95±0.7   3.4±0.4         1.6±0.8       18±0.2                   ≥5.88×10 -2         2

                                                                                 0.1

HS-83130 mm穿甲弹弹芯              (高密度钨合金或铀合金)　　　　　　　　　　18

M50  20 mm穿甲弹弹芯              97       1.4    Co,0.2      1.4                            32-36      9.3×10 -2        3.5-3.6

                                                   Mn,0.5

20 mm穿甲弹弹芯                  94.82    3.55     0.15       1.48                           28-30

12.7 mm穿甲弹弹芯                余量　　　3.45    0.02      1.65 Co,0.01                    29-31

20 mm以上弹芯　　　　　　　　　　85　　　　2.5　　Zr 10％     2.5                       加Zr增大燃烧能力

            表2国外几种典型穿甲弹弹芯用钨合金成份及机械性能

合   金　              抗拉强度MPa             屈服强度MPa                 延伸率％

90W-7Ni-3Fe(型锻23％)                 0.116                                                       11.4 95W -3.5Ni-1.5Fe(型锻17％)            0.113                                                       6.8 93W-4.2Ni-2.4Fe-0.35Co               >0.111                        0.108                            5

每一颗粒都包覆着化学沉积的Ni-Fe层。中等粒度约为8um,团粒尺寸15um～20um。采用粉末锻造法生产最终产品。这种功能梯度钨基高密度合金可能应用是无铅弹药，这种无铅弹药具有巨大的潜在市场。美国还研究出78W-15.4Ni-6.6Fe(wt﹪) 的钨基合金,并用于哥伦比亚的航空航天飞机中［8］。

美国俄勒冈州奥尔巴尼的Environ Metal有限公司已经开发出了一种50﹪钨-35﹪镍-15﹪铁组成的猎枪子弹，作为铅弹的替代品，该子弹重12g［9］。

因为环境的要求，美国政府选择粉末金属复合材料，如钨-锡和钨-聚合物复合材料取代铅，用于军事打靶的小型武装弹药等目的。

粉末金属复合材料子弹的弹芯用机械压制，再装入铜制的金属套中，最后旋锻成最终形状。压制的全过程给于弹芯足够的强度，无需烧结，而粉末金属子弹的所有生产步骤与生产铅制弹药几乎一致。

据称，粉末金属复合子弹与铅子弹大同小异，粉末金属子弹比铅子弹更容易炸裂。所有的研究表明，钨还可以回收，有利于环境。2005年后美国陆军每年使用钨弹芯150万磅。

据美国有关学者唐纳德﹒华特报道，钨聚合物复合材料和钨-锡弹芯还可作为警察和民间用小型武装弹药。钨复合材料弹芯可以满足11.3g/cm3密度的要求。粉末金属子弹的发射性能和铅子弹的一样好，且用钨粉末金属复合子弹的寿命周期更有优越性。同时考虑把钨作为铅的一种替代品用于辐射屏蔽，比如X-光管套、同位素和中子的屏蔽，还可以作为渔锤等［10］。

药型罩具有破碎性好、侵蚀力强、渗透率高等特点，从而要求药型罩材料密度高、延展性好，以便使射流在侵蚀之前能充分拉长而不断裂。钨合金由于具有高熔点、高密度、良好的机加工性能等特点，成为很有应用前景的新型药型罩材料。

4　结论

（1）       今后在钨合金方面还需进一步提高材料的耐热性能、电性能，改善材料的塑-脆转变行为。着重发展新型掺杂钨丝，以耐震钨丝为主，把铼的软化效应同掺杂机制结合起来。

（2）       稀土钨，单一型稀土钨（W-Y、W-La用作电极）的商品化生产，开发复合型稀土钨(W-La-Y、W-La-Ce、W-Y-Ce) 。

（3）       研制特种钨铜功能材料，用亚微米粉末或纳米粉末制取梯度化的钨铜材料。

（4）       研制钨合金穿甲弹芯及枪榴弹（穿甲弹）弹头材料、钨合金子弹材料，降低以往铅弹头和铅子弹对环境的污染。

（5）       研制密度高、延展性好的钨合金药型罩材料。

参考文献

［1］王鼎春，夏耀勤.国内钨及钨合金的研究新进展［J］中国钨业，2001,16(5～6) 91～95

［2］ 殷为宏. 难熔金属科学与工程［M］西安: 陕西科学技术出版社，1994,1～8

［3］ 傅小明，吴晓东. 抗震钨丝的现状与展望［J］上海有色金属，2004,25（1）18～21

［4］ 刘凤英.难熔金属及其合金在军工方面的应用 ［M］宝鸡:宝鸡稀有金属加工研究所出版，1984,1～19

［5］殷为宏. 世纪之交的我国难熔金属加工业，难熔金属科学与工程［M］广州: 科学出版社，1998：1～8

［6］ 邱克强，任英磊. 钨颗粒增强大块非晶复合材料［J］稀有金属材料与工程，2006,35（1）66～69

［7］夏耀勤. 美国军队保护环境射击用钨子弹［J］钨钼科技动态，2000，（1）5～6

［8］余建芳.钨的应用—从电子材料到军事弹药［J］中国钨业，2001,16(2) 39～41

［9］丁长安. 美国研制出有利于环境的钨-镍-铁合金子弹［J］稀有金属快报，2001,(3) 13～14

［10］王瑾. 钨粉末金属取代铅用作弹芯材料［J］稀有金属快报，2001,(9) 1～2

 

 

作者简介：鲁利国，工程师，宝钛集团有限公司，从事技术管理工作，中化人民共和国 陕西，宝鸡721014 手机号：13891721715

作者简介： 夏耀勤，高级工程师，宝钛集团有限公司，从事技术管理工作，中化人民共和国 陕西，宝鸡721014 手机号：13474216803

The Application and development status of tungsten alloy

LuLi Guo  WangJing Seng

 

(BaoTi Group Co. Ltd. ShannXi BaoJi 721014)

 

Abstract: In this paper brief the application and development situation of tungsten and tungsten alloy have been introduced.  And it is possessed high melting-point. High density, low thermal expansion coefficient ,  Corrosion resistance strongly as well as characters of a good high temperature mechanical work comprehension properties and so on. Thereby, it has been got widely application in the field of lots and lots For example, in air space, war armament , electron, chemical engineering.

 

Biography: LuLi Guo Engineer, BaoTi Group Co. Ltd. Work at

technique administration work, ShannXi BaoJi 721014 P.R.China,

handset:13891721715

Biography: XiaYao Qin senior Engineer, BaoTi Group Co. Ltd.  Work at technique administration work, ShannXi BaoJi 721014  P.R.China, handset:13474216803

 

 

 

                                                                     鲁利国  夏耀勤

                                              （宝钛集团有限公司，陕西，宝鸡721014）

摘　要：本文简单叙述了钨合金的特点、开发和应用情况。钨合金具有熔点高、密度高、强度大、低的热膨胀系数、抗腐蚀性和良好的机械加工等综合性能已在航空航天、军事装备、电子、化工等许多领域得以广泛应用。

关键词：钨合金　开发　应用

1  前  言

众所周知，钨合金具有熔点高、密度高、强度大、低热膨胀系数、抗腐蚀性和良好的机械加工等综合性能，在航空航天、军事装备、电子、化工等许多领域得以广泛应用，它包括(1)用于切削、焊接和喷涂方面的碳化物，如碳化钨。(2)用于电子工业中大量的灯丝和电子管有阴极，高温电阻炉的加热元件，如耐震钨丝、复合稀土钨电极等等。(3)用于高温领域，如军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩等。为了提高钨合金材料塑性、降低其塑-脆转变温度进一步改善其高温热强性能一直是钨合金领域内一个持久的研究热点。因此，钨合金研究与开发的主要内容是材料的塑-脆转变行为、高温强度特性、焊接和复合化、制取工艺的最佳化，也就是说细化、强韧化和复合化已被提到日程上来。本文就有关方面的开发及研究较多的耐震钨丝、复合稀土钨电极和军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩的开发和应用情况做以简单的叙述。

2　钨合金的净化、细化、强韧化和复合化的研究

“净化”指钨合金原料的纯度和成形、烧结、加工过程中环境的清洁程度，通常钨的净化大都从氧化物纯化开始，通过溶剂萃取、离子交换和多次再结晶工艺，提高APT的化学纯度，目前能生产纯度大于99.95％和杂质总含量小于100mg/kg的APT，钨粉纯度大于99.99％。

“细化”主要指制取粉末向超细化方向发展。研究最多的是亚微粉末和超细粉末，该粉末主要用于制取超细颗粒组织的硬质合金和钨基合金方面。

“强化”是改善钨合金材料高温强度的最有效途径，多年来进行了掺杂蓝钨还原、粉末粒度和分布的控制等重大课题研究。国内钨合金领域内的强化分为2大类，即单一强化型和复合强化型。

“复合化”如纳米钨粉和纳米晶钨基合金复合粉末，其制备方法有机械合金化、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、冷凝-干燥法、气相沉积法、反应喷射法、真空等离子体喷射沉积法、机械-热化学合成法等，常用的方法为前三种，主要应用在高密度钨合金、钨基复合材料(如：W-Cu) 、硬质合金等方面；钨复合化的研究主要有结构复合和组织复合(梯度复合)，目前研究较多的主要是用作电极、触点材料、半导体部件的W-Cu复合材料。新改进的工艺方法有：(1)纤维强化法； (2)特定结构法；(3)电弧熔炼法；(4)金属注射成型法；(5)快速定向凝固法；近年来，利用这些方法研制出了W-Mo、W-Re复合旋转阳极靶，W-Re、W-Zr复合流口等制品，钨颗粒或钨丝增强大块非晶复合材料在穿甲材料上具有一定应用前景［1,2，5，6］。

3         耐震钨丝、复合稀土钨电极的开发和应用

3.1耐震钨丝的开发和应用

　 根据国外资料和国内应用研究结果表明，所有耐震钨丝均以掺杂钨为基础，各国研究者们为此进行了大量的研究工作，首先它们在钨粉中掺杂K、Si、Al元素制备而成的耐震钨丝；又在掺杂K、Si、Al元素基础上添加微量的Fe或Co元素制备而成的耐震钨丝；耐高温、抗下垂性能有所改良；再在掺杂K、Si、Al元素基础上添加少量的Re元素制备而成的耐震钨丝，使其日臻完善，它不仅具有普通钨丝的高温抗下垂性能、良好的绕制性能、而且还具有

极高的耐震和抗冲击性能。耐震钨丝主要应用于震动环境下的照明系统，例如，各种交通照明灯、军事用途的特种灯泡、航空航天发动机用加热丝等，其中用量最大的是汽车、摩托车、

拖拉机、飞机的照明灯。据统计，按每辆汽车平均需要2m长的耐震钨丝计算，全世界每年新增汽车1.0亿辆，就需要2亿m。另外，全世界现有各种交通工具每年更换的车灯估计需要用10亿m以上的耐震钨丝，因此，仅汽车方面每年全世界用量至少在12亿m以上。耐震钨丝的另一个重要应用领域是各种显像管用阴极加热丝，每年消耗也至少在6亿m以上。随着世界汽车、电子工业等行业的发展，这些数字每年都在增加［3］。

3.2复合稀土钨电极材料的研究现状

钨电极是氩弧焊、等离子体焊接和切割技术中的关键材料，目前使用较多的钨电极是钍钨电极和铈钨电极，由于钍钨电极的放射性污染，国内已限制了钍钨电极的生产。铈钨电极是为了取代放射性钍钨电极材料而发展起来的，1973年上海灯泡厂王菊珍研制成功铈钨电极,获得了推广广使用，已被国际标准化组织（ISO）引入非熔化电极标准中，在小规格焊接用钨电极方面成功地取代了钍钨。但由于铈钨电极还存在引弧较差，使用寿命短，不适合大电流﹑交流焊接等问题。随着现代工业的进步和发展，焊接、切割母材的品种、规格及形状日趋繁多，在钨极惰性气体保护焊和等离子自动焊、等离子喷射、切割，高精度焊接等一系列新技术、新工艺中，要求电极材料具有突出的可靠性和稳定性，同时与现代人类文明发展相适应，关于电极材料的生产、使用对环境的影响也有了更高、更为苛刻的要求。为此，各国材料工作者正致力于开发、研究各种新型电极材料，例如，最近几年，北京工业大学系统研究了稀土元素La、Y对钨电极材料热电子发射能力和稳定性的影响。对它们分别进行了引弧、烧损等焊接性能研究，并与钍钨电极进行了对比，分析了稀土元素在钨电极热发射过程中的行为和作用机制。研究表明，La-W电极具有优良的起弧性能；Y-W电极在大功率使用下稳定性较好，为此学者们考虑用几种稀土元素的复合添加，以全面提高其性能的可能［6］。

3.3钨及钨合金在军事上制作的穿甲弹、钨子弹、药型罩开发和应用

    钨及钨合金穿甲弹的研制是从上世纪五十年代开始的，上世纪七十年代开始，英国、美国、西德等国用液相烧结高比重钨合金(W-Ni-Fe和W-Ni-Cu)做大口经脱壳穿甲弹芯及枪榴弹（穿甲弹）弹头，从而大大提高了弹芯的韧性，增加了穿甲威力。国外脱壳穿甲弹用钨合金弹芯的化学成份及机械性能如表1所示， 国外几种典型穿甲弹芯用钨合金化学成份及机械性能如表2所示［4］。

据1999年8月26日的《美国金属市场报》报道了这月开始新钨芯子弹的使用。新铜壳钨子弹使用钨聚合物复合材料代替老的铅/锑合金芯。

铅子弹碎屑射击在地面或土制的狭道上最后引起腐蚀，污染土壤和潜在的铅灰汁进入局部水供应，严重地威胁人民的身体健康。

为了避免铅制子弹对环境的污染，美国计划生产主要用钨合金制造“绿色子弹”。所谓“绿色” 子弹仅是指其对于环境污染较少而言，其杀伤力与铅制子弹有过之而无不及。按照美国军队武器研究开发与工程中心(AARDEC) 绿色子弹方案Wade Bunting经理的计划，1999年美国决定生产100万枚钨合金子弹。最后把军队所有的子弹芯全部换成新钨芯子弹—每年生产2000～3000万枚.

Bunting说，通过试验，有两种设计：一种是钨-锡成份的子弹和一种是钨聚合物复合材料的子弹证明是有效的。每枚子弹芯重量大约一盎司（28.349g）,该重量含96﹪的钨，则每年需要消耗钨5500多吨，相当于现今世界钨年消耗量的1/8［7］。

潜在的钨基高密度合金，美国Ceracon公司研发了功能梯度钨基高密度合金，水雾化的

 

 

 

表1国外脱壳穿甲弹用钨合金弹芯的化学成份及机械性能

产      品                           合 金 成 份（％）               密 度g/cm 3          机  械  性  能 　　　　　　　　　　　　　　　　W      Ni     Cu      Fe                      HRC      бьMPa      δ％

美国M392A1105mm脱壳穿甲弹弹芯        89      7.5     2.5                    16.9            28-32

美国M4190mm脱壳穿甲弹弹芯            (弹帽为Zr合金)　　　　　　　　　　　　17.5

美国XM735105mm尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯　97.4　1.4　　0。2　　　　　　　　　　　17

美国XM735105mm尾翼稳定脱壳穿甲弹弹芯　97　　1.5　　　　　　　1.5　　　　　　17

西德105 mm脱壳穿甲弹弹芯          95±0.7   3.4±0.4         1.6±0.8       18±0.2                   ≥5.88×10 -2         2

                                                                                 0.1

HS-83130 mm穿甲弹弹芯              (高密度钨合金或铀合金)　　　　　　　　　　18

M50  20 mm穿甲弹弹芯              97       1.4    Co,0.2      1.4                            32-36      9.3×10 -2        3.5-3.6

                                                   Mn,0.5

20 mm穿甲弹弹芯                  94.82    3.55     0.15       1.48                           28-30

12.7 mm穿甲弹弹芯                余量　　　3.45    0.02      1.65 Co,0.01                    29-31

20 mm以上弹芯　　　　　　　　　　85　　　　2.5　　Zr 10％     2.5                       加Zr增大燃烧能力

            表2国外几种典型穿甲弹弹芯用钨合金成份及机械性能

合   金　              抗拉强度MPa             屈服强度MPa                 延伸率％

90W-7Ni-3Fe(型锻23％)                 0.116                                                       11.4 95W -3.5Ni-1.5Fe(型锻17％)            0.113                                                       6.8 93W-4.2Ni-2.4Fe-0.35Co               >0.111                        0.108                            5

每一颗粒都包覆着化学沉积的Ni-Fe层。中等粒度约为8um,团粒尺寸15um～20um。采用粉末锻造法生产最终产品。这种功能梯度钨基高密度合金可能应用是无铅弹药，这种无铅弹药具有巨大的潜在市场。美国还研究出78W-15.4Ni-6.6Fe(wt﹪) 的钨基合金,并用于哥伦比亚的航空航天飞机中［8］。

美国俄勒冈州奥尔巴尼的Environ Metal有限公司已经开发出了一种50﹪钨-35﹪镍-15﹪铁组成的猎枪子弹，作为铅弹的替代品，该子弹重12g［9］。

因为环境的要求，美国政府选择粉末金属复合材料，如钨-锡和钨-聚合物复合材料取代铅，用于军事打靶的小型武装弹药等目的。

粉末金属复合材料子弹的弹芯用机械压制，再装入铜制的金属套中，最后旋锻成最终形状。压制的全过程给于弹芯足够的强度，无需烧结，而粉末金属子弹的所有生产步骤与生产铅制弹药几乎一致。

据称，粉末金属复合子弹与铅子弹大同小异，粉末金属子弹比铅子弹更容易炸裂。所有的研究表明，钨还可以回收，有利于环境。2005年后美国陆军每年使用钨弹芯150万磅。

据美国有关学者唐纳德﹒华特报道，钨聚合物复合材料和钨-锡弹芯还可作为警察和民间用小型武装弹药。钨复合材料弹芯可以满足11.3g/cm3密度的要求。粉末金属子弹的发射性能和铅子弹的一样好，且用钨粉末金属复合子弹的寿命周期更有优越性。同时考虑把钨作为铅的一种替代品用于辐射屏蔽，比如X-光管套、同位素和中子的屏蔽，还可以作为渔锤等［10］。

药型罩具有破碎性好、侵蚀力强、渗透率高等特点，从而要求药型罩材料密度高、延展性好，以便使射流在侵蚀之前能充分拉长而不断裂。钨合金由于具有高熔点、高密度、良好的机加工性能等特点，成为很有应用前景的新型药型罩材料。

4　结论

（1）       今后在钨合金方面还需进一步提高材料的耐热性能、电性能，改善材料的塑-脆转变行为。着重发展新型掺杂钨丝，以耐震钨丝为主，把铼的软化效应同掺杂机制结合起来。

（2）       稀土钨，单一型稀土钨（W-Y、W-La用作电极）的商品化生产，开发复合型稀土钨(W-La-Y、W-La-Ce、W-Y-Ce) 。

（3）       研制特种钨铜功能材料，用亚微米粉末或纳米粉末制取梯度化的钨铜材料。

（4）       研制钨合金穿甲弹芯及枪榴弹（穿甲弹）弹头材料、钨合金子弹材料，降低以往铅弹头和铅子弹对环境的污染。

（5）       研制密度高、延展性好的钨合金药型罩材料。

参考文献

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［2］ 殷为宏. 难熔金属科学与工程［M］西安: 陕西科学技术出版社，1994,1～8

［3］ 傅小明，吴晓东. 抗震钨丝的现状与展望［J］上海有色金属，2004,25（1）18～21

［4］ 刘凤英.难熔金属及其合金在军工方面的应用 ［M］宝鸡:宝鸡稀有金属加工研究所出版，1984,1～19

［5］殷为宏. 世纪之交的我国难熔金属加工业，难熔金属科学与工程［M］广州: 科学出版社，1998：1～8

［6］ 邱克强，任英磊. 钨颗粒增强大块非晶复合材料［J］稀有金属材料与工程，2006,35（1）66～69

［7］夏耀勤. 美国军队保护环境射击用钨子弹［J］钨钼科技动态，2000，（1）5～6

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［9］丁长安. 美国研制出有利于环境的钨-镍-铁合金子弹［J］稀有金属快报，2001,(3) 13～14

［10］王瑾. 钨粉末金属取代铅用作弹芯材料［J］稀有金属快报，2001,(9) 1～2

 

 

作者简介：鲁利国，工程师，宝钛集团有限公司，从事技术管理工作，中化人民共和国 陕西，宝鸡721014 手机号：13891721715

作者简介： 夏耀勤，高级工程师，宝钛集团有限公司，从事技术管理工作，中化人民共和国 陕西，宝鸡721014 手机号：13474216803

The Application and development status of tungsten alloy

LuLi Guo  WangJing Seng

 

(BaoTi Group Co. Ltd. ShannXi BaoJi 721014)

 

Abstract: In this paper brief the application and development situation of tungsten and tungsten alloy have been introduced.  And it is possessed high melting-point. High density, low thermal expansion coefficient ,  Corrosion resistance strongly as well as characters of a good high temperature mechanical work comprehension properties and so on. Thereby, it has been got widely application in the field of lots and lots For example, in air space, war armament , electron, chemical engineering.

 

Biography: LuLi Guo Engineer, BaoTi Group Co. Ltd. Work at

technique administration work, ShannXi BaoJi 721014 P.R.China,

handset:13891721715

Biography: XiaYao Qin senior Engineer, BaoTi Group Co. Ltd.  Work at technique administration work, ShannXi BaoJi 721014  P.R.China, handset:13474216803