Page 57 - 理化检验-物理分册2025年第二期

陈礼雪，等：93WNiFe钨合金铆钉顶铁断裂原因

图 1 断裂顶铁整体及断口的宏观形貌
1.2 化学成分分析 描电镜下观察，结果如图2所示。由图2可知：断口
在断裂顶铁及正常顶铁上取样，对试样进行 呈典型沿晶断裂特征，钨颗粒呈冰糖块状，大部分钨
化学成分分析，结果如表 1 所示。由表 1 可知：断 颗粒直接相连，黏结相含量较少，断口上可见显微孔

裂顶铁试样和正常顶铁试样的化学成分均符合 洞特征。
YS/T 1148—2016《钨基高比重合金》的要求。 取正常未使用的顶铁，制作人工断口，其SEM

表1 断裂顶铁及正常顶铁的化学成分分析结果 % 形貌如图3所示。由图3可知：体心立方的圆形钨颗
粒镶嵌在面心立方的黏结相中，主要发生钨颗粒的
质量分数
项目 穿晶解理断裂，钨颗粒与黏结相分离，且黏结相呈撕
Fe Ni 杂质元素 W
裂断裂形态，钨颗粒穿晶解理断裂所需应力大于钨-
断裂顶铁实测值 1.98 5.28 0.04 92.70
钨晶粒界面断裂、黏结相断裂所需应力，因此正常顶
正常顶铁实测值 2.11 5.08 0.04 92.77
铁表现出较高的抗拉强度与韧性。
标准值 - - - 93±0.5
采用能谱仪对断裂顶铁试样进行面扫描分析，
1.3 扫描电镜 （SEM）及能谱分析 结果如图4所示。由图4可知：Ni、Fe元素组成的黏
将断裂顶铁的断口进行超声波清洗后，置于扫 结相分布不均匀，呈断续状。

图 2 断裂顶铁断口 SEM 形貌
1.4 金相检验
在断裂顶铁和正常顶铁的断口附近取样，制备
金相试样，用体积分数为 20% 的铁氰化钾+ 氢氧
化钠水溶液腐蚀试样，然后将试样置于光学显微镜
下观察，结果如图6所示。由图6可知：断裂顶铁的
钨颗粒晶粒尺寸较正常顶铁小，晶粒形状不规则，
可见大量的孔隙；正常顶铁中钨颗粒均匀地分布在
基体上。
图 3 正常顶铁断口 SEM 形貌
1.5 密度检测
采用能谱仪对正常顶铁试样进行面扫描分析， 分别在断裂顶铁和正常顶铁上取样，采用排

结果如图5所示。由图5可知：Ni、Fe元素组成的黏 水法对试样进行密度检测，断裂顶铁的密度为
结相呈网格状，钨元素呈聚集球形分布，即钨颗粒， 16.75 g/cm ，正常顶铁的密度为 17.79 g/cm ，根
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黏结相均匀分布并包裹着钨颗粒。 据标准 YS/T 1148— 2016，对 93WNiFe 合金的密
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