高比重鎢合金的熔滲工藝是通過熔化低熔點(diǎn)金屬，使其滲入多孔鎢骨架來制備致密材料的一種技術(shù)。其核心在于先制備具有連通孔隙的鎢骨架，隨后在保護(hù)氣氛下加熱，使熔體借助毛細(xì)作用完全填充孔隙，最后經(jīng)冷卻與加工得到近全致密且形狀復(fù)雜的零件。熔滲工藝的關(guān)鍵在于精確控制骨架孔隙、熔滲溫度及熔體潤濕性。相比傳統(tǒng)燒結(jié)，熔滲工藝的溫度更低，有利于抑制晶粒長大，并能通過調(diào)整骨架與熔體成分靈活優(yōu)化材料性能。
1.高比重鎢合金熔滲工藝的多孔鎢骨架制備流程
制作高比重鎢合金熔滲工藝所需的多孔鎢骨架，關(guān)鍵在于控制好孔隙結(jié)構(gòu)。首先，原料要選用高純度鎢粉，并且一般不加入鎳、鐵這類元素，這些元素容易導(dǎo)致粉末過早燒結(jié)致密，不利于形成后續(xù)所需要的開放和連通的孔隙。接著是成型，通過模壓、冷等靜壓或者注射成形等方式，把鎢粉壓制成需要的形狀，得到生坯。最后一步是預(yù)燒結(jié)，一般在氫氣或真空環(huán)境下，用遠(yuǎn)低于鎢熔點(diǎn)的溫度進(jìn)行燒結(jié)，這樣既能讓骨架有足夠的強(qiáng)度，又能保持設(shè)計(jì)的孔隙率和連通性。骨架的孔隙狀態(tài)好不好，直接決定了后續(xù)熔滲工藝的最終效果。
2.高比重鎢合金熔滲工藝的熔體準(zhǔn)備
高比重鎢合金的熔滲工藝中，滲透相通常選用低熔點(diǎn)金屬，最常見的便是銅或銅基合金，偶爾也會用到鎳鐵之類的合金。這些金屬事先加工成片狀、薄箔或者顆粒，直接放在多孔鎢骨架上面，或者裝進(jìn)特制的坩堝里，方便后續(xù)加熱時(shí)熔化滲透。
3.高比重鎢合金熔滲工藝的熔滲過程
熔滲時(shí)，把準(zhǔn)備好的多孔鎢骨架和熔體材料一起放進(jìn)高溫?zé)Y(jié)爐，比如垂熔爐或鉬絲爐里，在真空或氫氣保護(hù)下加熱，溫度要高于熔體熔點(diǎn)但遠(yuǎn)低于鎢的熔點(diǎn)。熔化的金屬會依靠毛細(xì)作用自然滲入并填滿骨架中連通的孔隙。需要注意的是，整個(gè)過程必須在保護(hù)氣氛或真空中進(jìn)行，否則金屬一旦氧化，就會阻礙熔滲的進(jìn)行。
4.高比重鎢合金熔滲工藝的冷卻與后處理流程
高比重鎢合金在完成熔滲后，需要進(jìn)行冷卻與后處理。冷卻時(shí)應(yīng)注意緩慢降溫至室溫，這樣可以盡量減少熱應(yīng)力，防止工件產(chǎn)生裂紋。冷卻之后，就進(jìn)入后處理階段，一般會根據(jù)實(shí)際需求，對工件進(jìn)行車削、磨削等機(jī)械加工，以獲得精確的尺寸，如果工件內(nèi)部組織不夠均勻，或者有殘余應(yīng)力，有時(shí)還會增加一道熱處理工序來改善。但熱處理時(shí)必須嚴(yán)格控制溫度與時(shí)間，防止高比重鎢合金中熔點(diǎn)較低的成分發(fā)生局部偏聚，從而影響材料的最終性能。
5.高比重鎢合金熔滲工藝的關(guān)鍵控制參數(shù)與影響因素
高比重鎢合金熔滲工藝中，有幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)和影響因素需要重點(diǎn)把握。
首先是骨架的孔隙特性。骨架本身的孔隙率大小、孔徑粗細(xì)以及孔隙之間的連通情況，都需要與熔體的表面張力和潤濕性配合好。匹配得當(dāng)，熔體才能順利且充分地滲入骨架內(nèi)部。
熔滲的溫度和時(shí)間也很重要。熔滲溫度要足夠高，這樣熔體流動性好，能更好地潤濕骨架，但溫度過高又可能導(dǎo)致鎢骨架的晶粒長大變粗，或者造成熔體揮發(fā)。同時(shí)，保溫的時(shí)間也要充分，確保滲透過程能夠徹底完成。
接下來是熔體對骨架的潤濕性。這是熔滲能否成功的基礎(chǔ)條件。熔體必須能夠良好地潤濕鎢骨架表面，實(shí)際操作中通常要求接觸角遠(yuǎn)小于90°。一般可以在熔體中添加少量活性元素來改善潤濕性，比如在銅基熔體里加入鎳或鐵，這能增強(qiáng)它對鎢的潤濕能力。
最后是氣氛控制。整個(gè)過程需要在純凈的還原性或保護(hù)性氣氛下進(jìn)行，這有助于清除材料表面的氧化層，為熔體良好潤濕創(chuàng)造必要的表面條件。
高比重鎢合金熔滲工藝關(guān)鍵控制參數(shù)
6.高比重鎢合金熔滲工藝的主要優(yōu)勢
高比重鎢合金的熔滲工藝在應(yīng)用中表現(xiàn)出一些比較明顯的優(yōu)勢。高比重鎢合金熔滲工藝能制備出密度和強(qiáng)度都較高的鎢合金產(chǎn)品，并且比較適合生產(chǎn)形狀較為復(fù)雜的零件，所得產(chǎn)品的致密性通常很好。與傳統(tǒng)液相燒結(jié)工藝相比，熔滲所需的溫度相對更低，這有助于抑制高溫下鎢顆粒的長大傾向，從而更好地保持材料內(nèi)部的細(xì)小晶粒組織。高比重鎢合金熔滲工藝本身的靈活性和可調(diào)性也比較強(qiáng)，在實(shí)際操作中，可以通過調(diào)整骨架的孔隙率，或者改變滲入金屬的成分，來有針對性地優(yōu)化最終產(chǎn)品的各項(xiàng)性能，以滿足不同的需求。
