钨合金因其高熔点(约3410℃)、高密度(16.5-19.3 g/cm3)、高硬度以及特有的低温
脆性,加工难度极大,被称为“硬核”材料。它的加工工艺非常特殊,通常需要结合高
温处理和粉末冶金技术。
综合来看,钨合金的加工工艺主要分为以下四大类:
1. 粉末冶金工艺(基础与核心)
这是钨合金加工最主流、最基础的方法,因为钨的熔点太高,无法直接熔炼铸造。
* **原料处理**:选用高纯度钨粉(通常≥99.95%)与镍、铁、铜、钴等合金元素进
行球磨、筛分和均匀混合。
* **成形**:利用**模压**或**等静压**(压力通常≥2500 MPa)技术,将混合粉末
压制成所需形状的坯料(如棒材、板材)。
* **烧结**:这是致密化的核心步骤。通常在氢气气氛或真空中进行高温烧结(温度
可达1400℃-2700℃,视工艺而定),使粉末颗粒结合成致密的实体。
2. 塑性加工(针对脆性瓶颈)
由于钨合金在低温下塑性差,必须在高温下进行加工。
* **旋锻**:将钨合金坯料加热到1400-1600℃,在氢气环境中通过旋转锻造,将其加
工成均匀的圆棒或丝材,这是生产钨丝坯料的常用方法。
* **轧制**:包括热轧和温轧。通常在1200℃-1500℃的高温下,通过多道次轧制将厚
板减薄,用于生产板材或带材。
* **拉丝**:在预热(100-350℃)条件下,通过拉伸机将钨棒逐步拉制成极细的丝(
可细至0.06 mm以下),广泛用于电子和照明领域。
3. 切削与磨削加工(精密成型)
对于烧结后的产品或特定零件,需要进行精密加工,但难度较大。
* **切削加工**:由于硬度高,必须使用硬质合金刀具。为了防止开裂,通常需要将
工件加热到塑性-脆性转变温度(200-500℃)以上再进行切削。
* **磨削与研磨抛光**:这是获得高表面质量的手段。采用金刚石或碳化硅磨粒进行
研磨,配合特定的化学机械抛光(如酸性硅溶胶抛光液),可以有效抑制表面微凹坑,
获得Ra 7nm的超光滑表面。
* **激光辅助加工**:新兴技术,利用激光局部加热软化材料,辅助磨削,能显著降
低磨削力和损伤。
4. 增材制造(3D打印)
为了解决传统工艺难以制造复杂结构件的问题,3D打印技术正在兴起。
* **粉末挤出打印(PEP)**:结合了3D打印与粉末冶金。先用3D打印机成型生坯,再
经过脱脂、高温烧结获得最终致密件。
* **优势**:可以制造传统机加工无法实现的复杂结构,且开发周期短,成本相对较
低。
总结:主要加工工艺对比
工艺类别 主要方法 适用场景/特点
**粉末冶金** 混合、压制、烧结 **最核心工艺**,适用于生产棒材、板材及复杂
预成型件。
**塑性加工** 旋锻、轧制、拉丝 需在**高温**(1000℃以上)进行,用于生产丝
材、棒材及板材。
**精密加工** 磨削、抛光、切削 用于获得高精度尺寸和表面质量;切削时通常需
要**预热**工件。
**增材制造** 3D打印(PEP等) 解决**复杂结构件**制造难题,设计自由度高,是
未来发展趋势。
此外,为了提升特定性能,还会进行**表面处理**(如电镀、抗氧化涂层)或**热处理
**(如退火以消除应力)。
【 在 williamtong 的大作中提到: 】
: 请教,成熟且容易的钨合金加工方法是什么?
: --发自 ismth(丝滑版)
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