高密度鎢合金的物理性質(zhì)來(lái)自其高鎢含量與複合結(jié)構(gòu)，使得它具有一系列優(yōu)異的性能。高密度鎢合金最顯著的特徵是極高的密度與彈性模量，同時(shí)具備高強(qiáng)度、高硬度及良好的延展性，有效克服了純鎢的脆性問(wèn)題，在熱學(xué)上，它具有高熔點(diǎn)、低熱膨脹係數(shù)和良好導(dǎo)熱性。此外，高原子序數(shù)賦予高密度鎢合金優(yōu)異的輻射遮罩能力，而導(dǎo)電與磁性可通過(guò)調(diào)整粘結(jié)相，如鎳鐵或鎳銅，靈活調(diào)控，使高密度鎢合金能兼顧電磁遮罩或無(wú)磁環(huán)境的需求，成為國(guó)防、輻射防護(hù)等領(lǐng)域不可替代的材料。
一、高密度鎢合金的高密度和高模量
高密度鎢合金最突出的兩個(gè)物理性質(zhì)就是它的高密度和高模量。高密度鎢合金的密度範(fàn)圍為16.5~19.0g/cm3，具體數(shù)值主要由裡面的鎢顆粒含量決定，它的密度遠(yuǎn)超常見(jiàn)的鋼鐵與鉛材料。高密度鎢合金的彈性模量也非常高，通常在300~410GPa範(fàn)圍內(nèi)，高模量意味著材料的剛度大，非常堅(jiān)硬，在受力時(shí)不易發(fā)生彈性形變。高密度與高模量的結(jié)合，使高密度鎢合金在需要高剛度、高慣性且結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
二、高密度鎢合金的機(jī)械性能
1.高密度鎢合金的高硬度
高密度鎢合金的硬度通常很高，洛氏硬度（Rockwell A hardness，簡(jiǎn)稱HRA）一般能達(dá)到80以上。這主要是因?yàn)椴牧现杏操|(zhì)鎢顆粒含量高，它們形成了堅(jiān)實(shí)的骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)，鎳、鐵等金屬粘結(jié)相將這些顆粒緊密地結(jié)合在一起，進(jìn)一步加強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)。這樣的微觀構(gòu)成，使得高密度鎢合金表面能夠有效抵抗局部壓入或劃傷，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能。所以，高密度鎢合金常被應(yīng)用于易遭受磨損的關(guān)鍵部件。
2.高密度鎢合金的高強(qiáng)度
高密度鎢合金同時(shí)具備很高的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度一般能達(dá)到800~1000MPa。高密度鎢合金的高強(qiáng)度主要來(lái)自它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)鎢顆粒占主體，形成有力的支撐骨架，金屬粘結(jié)相填充其中，把整個(gè)材料緊緊結(jié)合成緻密的整體。這種結(jié)構(gòu)讓合金在承受重載時(shí)，能有效抵抗塑性變形和斷裂。因?yàn)檫@個(gè)優(yōu)點(diǎn)，高密度鎢合金被廣泛用於製造對(duì)重量和承載能力都有嚴(yán)格要求的核心結(jié)構(gòu)部件。
3.高密度鎢合金良好的延展性
高密度鎢合金的延展性比較好，這使其與純鎢等脆性材料明顯不同。高密度鎢合金的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率一般能達(dá)到5%~30%，明顯高於純鎢。這種延展性的提高，主要來(lái)自材料中添加的鎳鐵、鎳銅等金屬粘結(jié)相，它們有效改善了高密度鎢合金的塑性變形能力。
4.高密度鎢合金良好的韌性
高密度鎢合金也表現(xiàn)出良好的韌性。通過(guò)添加鎳鐵、鎳銅等有韌性的金屬作為粘結(jié)相，材料抵抗裂紋擴(kuò)展和吸收衝擊能量的能力明顯增強(qiáng)。這個(gè)特性讓它在很多應(yīng)用中，比純鎢或碳化鎢那些硬而脆的材料更可靠耐用。
三、高密度鎢合金的熱學(xué)性能
1.高密度鎢合金的高熔點(diǎn)
在熔點(diǎn)方面，高密度鎢合金中含有大量的鎢相，所以它的軟化溫度很高，能夠耐受溫度較高的環(huán)境，但它的整體熔點(diǎn)仍低於純鎢的3422℃。在實(shí)際應(yīng)用中，決定高密度鎢合金最高使用溫度的關(guān)鍵因素是其中所含的金屬粘結(jié)相的熔點(diǎn)，如鎳、鐵或銅基合金，所以高密度鎢合金的長(zhǎng)期安全工作溫度上限通常設(shè)定在1000℃以下。
2.高密度鎢合金的低熱膨脹係數(shù)
高密度鎢合金的熱膨脹係數(shù)較低，典型值大約在4.5~6.0×10??/K範(fàn)圍內(nèi)，這個(gè)數(shù)值低於大多數(shù)普通鋼材，較低的熱膨脹係數(shù)意味著即使溫度發(fā)生變化，高密度鎢合金的形狀和大小也不會(huì)出現(xiàn)明顯改變，尺寸穩(wěn)定性好。低熱膨脹係數(shù)使高密度鎢合金常被用在那些對(duì)精度要求高、或者工作溫度波動(dòng)較大的場(chǎng)合，比如一些模具或測(cè)量工具。
3.高密度鎢合金的良好的導(dǎo)熱性
高密度鎢合金的導(dǎo)熱性能也較為良好，較好的導(dǎo)熱能力使高密度鎢合金能夠更有效地將內(nèi)部產(chǎn)生的熱量傳遞到表面並散發(fā)出去，有助於避免局部過(guò)熱，從而提升高密度鎢合金在高溫或需要良好散熱條件下的適用性。
四、高密度鎢合金的電磁性質(zhì)
1.高密度鎢合金的優(yōu)異的輻射遮罩能力
高密度鎢合金在電磁性質(zhì)方面的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是具備優(yōu)異的輻射遮罩能力。這主要?dú)w功於兩個(gè)因素，一是高密度鎢合金的密度很高，二是作為主要成分的鎢擁有較高的原子序數(shù)(Z=74)。這兩個(gè)特點(diǎn)使得它對(duì)γ射線和X射線具有很強(qiáng)的吸收和衰減能力，在實(shí)際應(yīng)用中，高密度鎢合金的遮罩效率比傳統(tǒng)的鉛材料更為有效。
2.高密度鎢合金的導(dǎo)電性
在導(dǎo)電性方面，不同配方的高密度鎢合金表現(xiàn)差異很大。例如，以銅作為粘結(jié)相的鎢鎳銅合金，其導(dǎo)電性通常優(yōu)於以鐵為粘結(jié)相的鎢鎳鐵合金，所以鎢鎳銅合金更適用於電焊電極等需要良好導(dǎo)電性的場(chǎng)合。而對(duì)於鎢含量很高的高密度鎢合金，如W90Cu10，雖然其導(dǎo)電性會(huì)有所降低，卻具備優(yōu)異的耐電蝕能力和承受高電壓的特性，更適合用於高壓電器開(kāi)關(guān)等關(guān)鍵部件。
3.高密度鎢合金的電阻率
高密度鎢合金的電阻率會(huì)隨溫度升高而增大。具體的電阻率數(shù)值與高密度鎢合金的成分直接相關(guān)，比如鎢的含量高低以及粘結(jié)相的種類和配比，同時(shí)，高密度鎢合金的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸、介面狀態(tài)及內(nèi)部孔隙等因素，也會(huì)影響其導(dǎo)電性。
高密度鎢合金的電阻率
4.高密度鎢合金的磁學(xué)性質(zhì)
高密度鎢合金的磁性完全由其粘結(jié)相的成分決定。鎢本身是順磁性的，對(duì)整體磁性貢獻(xiàn)很小，因此高密度鎢合金的宏觀磁性主要取決於粘結(jié)金屬的選擇。以下是兩類常見(jiàn)高密度鎢合金的磁性對(duì)比：
高密度鎢合金磁性對(duì)比
