钨镍铁

钨镍铁合金应用极广,已经成为用量最大的主要钨基重合金。作为一般应用,如配重、平衡锤、防辐射屏蔽装置等,都直接使用烧结合金;但如作为要求高机械性能的应用时,钨镍铁合金合金则需变形加工及热处理以达到强化。 钨镍铁合金主要用于制造航空和航天器用的陀螺仪转子、导向装置和减震装置等;机械制造用的压铸模、刀夹、镗杆以及自动手表重锤等;常规武器用的穿甲弹弹芯,电气产品用的铆头和开关触点;此外还用于制造各种防射线的屏蔽部件等。
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以下是一些常见的钨镍铁合金牌号 :

按钨含量分类

90W 系列

90W7Ni3Fe:这是比较经典的牌号,其中钨含量约 90%,镍含量约 7%,铁含量约 3%。其密度大约为 17.1±0.15g/cm³,硬度为 24-28HRC,抗拉强度为 900-1000MPa,延伸率为 18%-29%。具有良好的综合性能,在航空航天领域可用于制造陀螺仪转子、配重件等,在军事领域可用于制造一些穿甲弹的弹芯部件等。

90WNiFe:是一种较为笼统的表示,也是以钨含量 90% 左右为基础,镍和铁的比例略有不同,但性能和应用场景与 90W7Ni3Fe 类似。

93W 系列

93W5Ni2Fe:钨含量约 93%,镍含量约 5%,铁含量约 2%,密度约 17.6g/cm³,硬度和强度等性能指标介于 90W 系列和 95W 系列之间,适用于对密度和强度有一定要求的场合,如在机械制造中可用于制造一些耐磨、耐冲击的零件。

93WNiFe:同样是以 93% 左右的钨含量为特征,在航空航天的结构部件制造以及一些高端精密仪器的配重方面有应用。

95W 系列

95W3.5Ni1.5Fe:该牌号钨含量为 95%,镍含量约 3.5%,铁含量约 1.5%,密度可达 18g/cm³ 左右,硬度较高,常用于需要更高密度和硬度的场合,比如在医疗领域中可用于制造放射性治疗设备中的屏蔽部件,利用其对射线的高吸收能力来保护医护人员和患者。

95WNiFe:主要特点是高钨含量带来的高密度,在电子电气领域可作为铆头和开关触点等,利用其良好的导电性和耐磨损性。

97W 系列

97W2.1Ni0.9Fe:钨含量高达 97%,镍含量约 2.1%,铁含量约 0.9%,密度约 18.50±0.15g/cm³,硬度为 28-36HRC,抗拉强度为 920-1100MPa,延伸率为 6%-13%,具有极高的密度和硬度,在一些对材料性能要求极高的特殊领域,如高端航空航天发动机的关键部件、某些军事装备的核心部件等有应用 。

按国际标准规范分类

ASTM B777 标准牌号:如其中的非磁性类 1、2、3 级和磁性类 1、2、3、4 级等,不同级别对应着不同的成分范围和性能要求,涵盖了从较低钨含量到较高钨含量的多种钨镍铁合金,能满足各种不同工业领域的需求。

AMS 7725E 标准牌号:包含了多种类型和级别,例如 type 1 class 1 至 type 2 class 4 等,这些牌号在航空航天等高端领域应用广泛,对于合金的纯度、密度、硬度、强度等指标都有严格规定,以确保其在关键部件上的可靠性和稳定性。

按性能特点分类

高强度型

通过优化成分和工艺,使合金具有更高的抗拉强度和屈服强度,一般抗拉强度可达 800MPa 以上。

适用于承受较大载荷和应力的结构部件,如航空发动机的关键零件、高端机械装备中的重载部件等。

高韧性型

注重合金的韧性和抗冲击性能,在保证一定强度的前提下,降低合金的脆性,提高其在冲击载荷下的抵抗能力。

常用于制造在动态载荷环境下工作的零件,如减震装置、抗冲击结构件等,以确保在受到冲击时不会轻易断裂失效。

高导热型

经过特殊设计和处理,具有更高的导热系数,能够更有效地传导热量,导热系数可达到 100W/(m・K) 以上。

在电子电气领域应用较多,如作为散热元件、电子封装材料等,有助于快速散发设备运行过程中产生的热量,保证电子器件的正常工作温度。

应用

钨镍铁合金具有多种优良特性,使其在众多领域都有广泛的应用:

航空航天领域

制造陀螺仪转子:陀螺仪是航空航天飞行器中用于测量和控制姿态的关键部件,要求材料具有高密度、高硬度、良好的耐磨性和热稳定性。钨镍铁合金的高密度能增加转子的惯性,提高陀螺仪的精度和稳定性,确保飞行器在飞行过程中准确地感知和调整姿态。

制造导向装置和减震装置:在航空航天设备中,导向装置需要精确引导各种部件的运动,减震装置则要有效吸收和耗散振动能量。钨镍铁合金的高强度和良好的韧性使其能够承受飞行过程中的各种力的作用,同时其良好的减震性能可减少振动对设备的损害,提高设备的可靠性和使用寿命。

军事领域

制造穿甲弹弹芯:穿甲弹需要具备高硬度、高密度和良好的穿甲能力。钨镍铁合金的高硬度和高密度使其成为制造穿甲弹弹芯的理想材料,能够在击中目标时凭借强大的动能和硬度穿透敌方的装甲防护,对目标造成有效打击。

制造军事装备的配重部件:一些军事装备如坦克、装甲车等,需要通过增加配重來调整重心、提高稳定性和行驶性能。钨镍铁合金的高密度特性正好满足这一需求,可用于制造各种配重部件。

机械制造领域

制造压铸模:压铸模在工作过程中需要承受高温、高压和高速金属液的冲刷,要求模具材料具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和热疲劳抗力。钨镍铁合金能够满足这些要求,可显著提高压铸模的使用寿命和生产效率。

制造刀夹和镗杆:刀夹和镗杆是机械加工中的重要工具,需要具备较高的硬度和强度以保证加工精度和刀具的使用寿命。钨镍铁合金的优良性能可使其能够更好地夹持刀具、传递切削力,并且在加工过程中保持稳定,减少振动和变形 。

制造自动手表重锤:自动手表中的重锤通过摆动为手表提供动力,需要一定的重量和良好的耐磨性。钨镍铁合金的高密度和适当的机械性能使其成为制造自动手表重锤的合适材料,能够确保手表稳定可靠地运行。

电子电气领域

制造铆头和开关触点:在电子电气设备中,铆头需要具备较高的硬度和强度以实现可靠的铆接,开关触点则要求材料具有良好的导电性、耐磨性和抗电弧烧蚀能力。钨镍铁合金的这些性能特点使其能够满足铆头和开关触点的使用要求,保证电子电气设备的正常运行。

制造电子封装材料:随着电子技术的不断发展,对电子封装材料的性能要求越来越高。钨镍铁合金具有良好的热导率、热膨胀系数与硅等半导体材料相匹配,可用于制造高性能的电子封装材料,有效地散热和保护电子元件,提高电子设备的可靠性和性能。

医疗领域

制造防射线屏蔽部件:在医疗放射治疗设备中,如 X 射线机、CT 扫描仪等,需要使用能够有效吸收和屏蔽射线的材料来保护医护人员和患者免受辐射伤害。钨镍铁合金对 γ 射线或 X 射线有极好的吸收能力,因此常被用于制造各种防射线屏蔽部件,如防护衣、防护屏风等。