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高密度W-Ni-Fe合金是典型的双相复合材料,由于具有一系列优异的物理和力学性能,在国防军工和民用领域中应用广泛,特别在国防工业中被用作动能穿甲弹弹芯材料。采用传统液相烧结法制备的高密度钨合金具有高的致密度和优异的力学性能,并且研究动态加载条件下的力学性能和绝热剪切现象是评判其穿甲表现的重要方面。对高密度钨合金进行后续热处理可以改善合金的组织分布,进一步提高合金的综合力学性能。本文通过粉末的混合、冷等静压成型、液相烧结和淬火工艺制备出93W-4.9Ni-2.1Fe、95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3和93W-4.9Ni-2.1Fe/95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金,研究了三种合金的组织及在准静态和动态加载条件下的力学性能,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)方法对烧结态93W-4.9Ni-2.1Fe和95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金进行真空循环热处理,研究了循环热处理对合金的成分分布、组织结构和力学性能的影响规律。相对密度方面,93W-4.9Ni-2.1Fe合金最高,为99.4%,95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金次之,为98.7%,93W-4.9Ni-2.1Fe/95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金最低,为98.3%。准静态加载条件下,93W-4.9Ni-2.1Fe合金的抗拉强度和延伸率最高,分别为967 MPa和27.25%,其次为93W-4.9Ni-2.1Fe/95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金,分别达到846 MPa和4.75%,95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金性能最低,分别为770 MPa和2.25%。分析断口发现,93W-4.9Ni-2.1Fe合金以钨晶粒穿晶解理断裂和粘接相粘性撕裂为主,其它两种合金则以钨-钨界面分裂为主,伴有部分粘结相粘性撕裂和少量钨晶粒穿晶解理断裂。95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3和93W-4.9Ni-2.1Fe/95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金分别具有最高和最低的准静态压缩屈服强度。95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金具有较高的硬度。动态拉伸加载下,三种合金的性能变化规律基本相同。当应变速率小于1000 s-1时,随着应变速率的提高,合金的性能不断改善,其中93W-4.9Ni-2.1Fe合金出现了明显的塑性变形阶段,呈现出塑性断裂特征,断口中出现一定量钨晶粒穿晶解理断裂,其它两种合金呈现脆性断裂特征,断裂方式主要以钨-钨界面的分裂为主。应变速率达到2000 s-1时,合金的抗拉强度又出现了明显的下降,延伸率却成倍提高,三种合金的断口中出现少量钨晶粒穿晶解理断裂。动态压缩加载条件下,三种合金性能出现明显的应变速率效应,变化规律基本相同,当应变速率为1000~3000 s-1时,合金的屈服强度和最大应力呈现出先升高再降低的趋势,2000 s-1时达到最大值,当应变速率达到4000~5000 s-1时,合金性能又得到提高,当应变速率在5000~6000 s-1时,合金性能下降,这主要与合金内部形成绝热剪切带有关。在相同应变速率下93W-4.9Ni-2.1Fe合金更容易形成绝热剪切带,应变速率对95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金剪切带影响主要体现在剪切带宽度上,对93W-4.9Ni-2.1Fe合金剪切带影响主要体现在剪切带深度上。利用SPS对烧结态93W-4.9Ni-2.1Fe和95W-2.8Ni-1.2Fe-1Al2O3合金进行不同次数的真空循环热处理。随着循环次数的增加,粘结相渗入钨-钨界面逐渐增多,钨-钨连接度和二面角不断降低,晶粒大小变化不大,粘结相中钨含量呈现出先升高后降低的趋势,合金硬度变化与钨含量变化一致。合金抗弯强度随着循环次数的增加不断增大,均在循环20次后达到最大值,最大挠度在循环10次时最高。对弯曲试验的断口进行分析,随着循环次数的增加,断口中钨晶粒穿晶解理断裂比例不断提高,特别是93W-4.9Ni-2.1Fe合金,5次循环热处理后钨晶粒穿晶解理断裂比例明显增大,粘结相粘性撕裂比例与最大挠度变化一致,呈现出先升高后降低的趋势。