Page 59 - 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

需应力往往高于其余3种断裂所需应力，因此断口 扩展速率加快，当受力面积不足以支撑其工作应力
微观形貌可见钨颗粒解理断裂与黏结相断裂，合金 时，顶铁发生断裂。
表现出优异的力学性能 [4-6] 。正常顶铁断口呈典型的
3 结论与建议
钨合金组织形貌，体心立方的圆形钨颗粒镶嵌在面
烧结温度过低、黏结相分布不均匀、钨颗粒没有
心立方的黏结相中，主要断裂方式为钨颗粒的穿晶
及时长大、颗粒之间没有形成结合牢固的网络状黏
解理断裂以及黏结相断裂，使材料具有较高的强度。
结相、合金致密度差等原因导致合金材料的内部界
断裂顶铁断口呈冰糖块状，呈典型的沿晶脆性断裂
面结合强度降低。当合金受到应力时，顶铁工作小
特征 ，导致材料的力学性能急剧下降，因此断裂顶
[7]
头部位的R角根部位置萌生微裂纹，裂纹不断扩展，
铁的强度低于正常顶铁。
最终导致顶铁断裂。
断裂顶铁的化学成分及硬度测试结果均未见异
建议合理设置热处理工艺参数，及时校准真空
常，但存在不正常的钨合金组织，密度低于标准要
退火炉的温度，避免热处理工艺参数控制不当而导
求，说明顶铁材料正常，但热工艺过程存在异常。
致工件不合格。
钨合金的形成是典型液相烧结过程，烧结温度
[8]
对钨合金组织的影响很大 ，烧结温度主要影响黏 参考文献：
结相的分布与钨颗粒的大小、形态。当烧结温度过
低时，黏结相的溶解扩散不均匀，钨颗粒溶解与析出 [1] 刘现伟，钱炜．气动锤铆自动铆接的工艺研究[J]．有
色金属材料与工程，2017，38(3)：154-159．
不充分，钨颗粒来不及长大，直接导致钨颗粒的晶粒
[2] 胡兴军．高密度钨合金在弹用材料中的应用及研究进
尺寸较小，颗粒之间没有形成结合牢固的网络状黏
展[J]．稀有金属与硬质合金，2009，37(3)：65-67．
结相，看不到典型的钨合金组织，且烧结温度越低， [3] 孙文，章晓波．高密度钨合金烧结新工艺研究现状[J]．
钨合金的致密度越差。当烧结温度适中时，钨颗粒 稀有金属与硬质合金，2014，42(2)：36-40．
溶解与析出过程充分，可使球形钨颗粒均匀分布于 [4] 邹俭鹏，张兆森．真空烧结制备90W-Ni-Fe高密度钨
黏结相中，且由于毛细管力的作用，钨颗粒会重新 合金的性能与显微结构[J]．中国有色金属学报，2013，
排列，使合金达到一个非常致密的状态。断裂顶铁 23(3)：703-710．
中的黏结相分布不均匀，钨颗粒呈不规则状，且大部 [5] 徐芳，邹东利，何立峰，等．W-Ni-Fe合金微观组织与
分钨颗粒直接相连，W-W界面结合强度很低，导致 冲击性能研究[J]．硬质合金，2014，31(2)：72-76．
[6] 秦颖楠，刘国辉，王玲，等．钨合金的高温力学性能及
顶铁材料的强度较低，且断裂顶铁的密度低于正常
断裂机制研究[J]．粉末冶金工业，2020，30(4)：76-78．
顶铁。
[7] 王荣．机械装备的失效分析 （续前） 第3讲 断口分析技
顶铁在工作时，其小头部位受力最大，该部位存 术（下）[J]．理化检验（物理分册），2016，52(12)：833-840．
在界面变化的R角，裂纹在该处萌生，在工作应力的 [8] 封方东．W-Ni-Fe高密度合金的力学性能与显微组织
作用下，裂纹扩展，由于材料本身强度不够，裂纹的 研究[J]．稀有金属与硬质合金，2006，34(4)：25-27．

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