辛思彧，郭从盛，董洪峰，景然



混合实验法在W-Ni-Cu合金组分设计中的应用

辛思彧，郭从盛，董洪峰，景然

(陕西理工大学材料科学与工程学院，汉中 723000)

采用极端顶点设计法设计W-Ni-Cu合金组分，将组分自变量与相对应的性能因变量(相对密度、显微硬度、抗弯强度)进行回归分析和规划求解，同时采用冷压烧结法制备不同组分的W-Ni-Cu合金，测定合金的密度、显微硬度和力学性能，研究组分对合金性能的影响。结果表明：回归方程复相关系数2=1，方程精确度高；合金性能随组分变化而呈规律变化；当Ni含量与Cu含量(均为质量分数)分别为3%和5%时，合金的综合力学性能最佳：相对密度为94.295%、显微硬度286.55、抗弯强度931.51 MPa。W-Ni-Cu合金的相对密度计算值与实验结果的误差为−0.45%～0.06%，显微硬度计算值与实验结果的误差为−8.48%～4.46%，抗弯强度计算值与实验结果的误差为−5.19%～4.15%。误差很小，说明混合实验和极端顶点设计法能优化W-Ni-Cu合金组分，并可靠预测合金性能。

极端顶点设计；W-Ni-Cu合金；组分设计；力学性能；冷压烧结

钨基高密度合金也被称作高密度合金或钨基重合金, 它是一种以钨为基体相, 加入少量Cu，Fe，Ni，Co，Mo，Cr等元素而构成的复合材料，广泛用于航天航空、军事及民用工业[1]。常见的三元系钨合金有：W-Ni-Fe，W-Ni-Cu，W-Ni-Co，W-Ni-Mn等。由Ni-W二元相图可看出，Ni可溶解约 45%(质量分数)的W，此时易形成脆性相，因此须添加其它合金化元素，以控制Ni/W元素相互作用。Cu具有优良的综合性能，可与Ni无限互溶，且熔点较低(Cu与Ni的熔点分别为1083 和1453 ℃)，可阻止脆性相的形成并降低烧结温度[2]。钨合金的成分配比对其组织和性能影响很大。……