高密度鎢合金的物理性質(zhì)來自其高鎢含量與復合結(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征是極高的密度與彈性模量，同時具備高強度、高硬度及良好的延展性，有效克服了純鎢的脆性問題，在熱學上，它具有高熔點、低熱膨脹系數(shù)和良好導熱性。此外，高原子序數(shù)賦予高密度鎢合金優(yōu)異的輻射屏蔽能力，而導電與磁性可通過調(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屏蔽或無磁環(huán)境的需求，成為國防、輻射防護等領域不可替代的材料。
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范圍為16.5~19.0g/cm3，具體數(shù)值主要由里面的鎢顆粒含量決定，它的密度遠超常見的鋼鐵與鉛材料。高密度鎢合金的彈性模量也非常高，通常在300~410GPa范圍內(nèi)，高模量意味著材料的剛度大，非常堅硬，在受力時不易發(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)緊湊的場合中具有不可替代的優(yōu)勢。
二、高密度鎢合金的機械性能
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，簡稱HRA）一般能達到80以上。這主要是因為材料中硬質(zhì)鎢顆粒含量高，它們形成了堅實的骨架結(jié)構(gòu)，同時，鎳、鐵等金屬粘結(jié)相將這些顆粒緊密地結(jié)合在一起，進一步加強了整體結(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用于易遭受磨損的關鍵部件。
2.高密度鎢合金的高強度
高密度鎢合金同時具備很高的強度，抗拉強度一般能達到800~1000MPa。高密度鎢合金的高強度主要來自它的內(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，把整個材料緊緊結(jié)合成致密的整體。這種結(jié)構(gòu)讓合金在承受重載時，能有效抵抗塑性變形和斷裂。因為這個優(yōu)點，高密度鎢合金被廣泛用于制造對重量和承載能力都有嚴格要求的核心結(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率一般能達到5%~30%，明顯高于純鎢。這種延展性的提高，主要來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，材料抵抗裂紋擴展和吸收沖擊能量的能力明顯增強。這個特性讓它在很多應用中，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性能
1.高密度鎢合金的高熔點
在熔點方面，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，但它的整體熔點仍低于純鎢的3422℃。在實際應用中，決定高密度鎢合金最高使用溫度的關鍵因素是其中所含的金屬粘結(jié)相的熔點，如鎳、鐵或銅基合金，所以高密度鎢合金的長期安全工作溫度上限通常設定在1000℃以下。
2.高密度鎢合金的低熱膨脹系數(shù)
高密度鎢合金的熱膨脹系數(shù)較低，典型值大約在4.5~6.0×10??/K范圍內(nèi)，這個數(shù)值低于大多數(shù)普通鋼材，較低的熱膨脹系數(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出現(xiàn)明顯改變，尺寸穩(wěn)定性好。低熱膨脹系數(shù)使高密度鎢合金常被用在那些對精度要求高、或者工作溫度波動較大的場合，比如一些模具或測量工具。
3.高密度鎢合金的良好的導熱性
高密度鎢合金的導熱性能也較為良好，較好的導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并散發(fā)出去，有助于避免局部過熱，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)異的輻射屏蔽能力
高密度鎢合金在電磁性質(zhì)方面的一個突出優(yōu)點是具備優(yōu)異的輻射屏蔽能力。這主要歸功于兩個因素，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)。這兩個特點使得它對γ射線和X射線具有很強的吸收和衰減能力，在實際應用中，高密度鎢合金的屏蔽效率比傳統(tǒng)的鉛材料更為有效。
2.高密度鎢合金的導電性
在導電性方面，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，其導電性通常優(yōu)于以鐵為粘結(jié)相的鎢鎳鐵合金，所以鎢鎳銅合金更適用于電焊電極等需要良好導電性的場合。而對于鎢含量很高的高密度鎢合金，如W90Cu10，雖然其導電性會有所降低，卻具備優(yōu)異的耐電蝕能力和承受高電壓的特性，更適合用于高壓電器開關等關鍵部件。
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，比如鎢的含量高低以及粘結(jié)相的種類和配比，同時，高密度鎢合金的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶粒尺寸、界面狀態(tài)及內(nèi)部孔隙等因素，也會影響其導電性。
高密度鎢合金的電阻率
4.高密度鎢合金的磁學性質(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，對整體磁性貢獻很小，因此高密度鎢合金的宏觀磁性主要取決于粘結(jié)金屬的選擇。以下是兩類常見高密度鎢合金的磁性對比：
高密度鎢合金磁性對比
