D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1997.06.007 第19卷第6期 北京科技大学学报 Vol.19 No.6 1997年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.1997 钨合金力学行为的计算机数值模拟 宏观力学性能* 黄继华陈浩周国安曹智威 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要在微观力学行为分析的基础上，对90W合金宏观力学性能及其与微视结构因素（粘结相力 学参数)之间的关系进行了计算机数值棋拟研究.结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切 相关，随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率降低.当粘结相屈服强度≤800 MPa时，合金抗拉强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服度为800MPa时达到最大 值.随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率均呈近似线性规律增加，合金延伸率对粘结 相应变硬化模量极为敏感， 关键词钨合金，力学行为，计算机数值模拟，宏观力学性能，粘结相 中图分类号TB301 近年来有关钨合金的强韧化研究一直比较活跃，发展了多种强化工艺和方法.如工艺优 化、加工硬化、应变时效、合金化以及各种烧结前和烧结后处理工艺等，虽然这些措施都可以 在不同程度上提高现有成分的钨合金性能，但它们均属工艺试验方式，难以取得突破性进展. 本文提出了通过分析合金微观结构参量（钨含量、粘结相力学性能等）与合金变形过程中的 微观力学行为和宏观力学性能的关系来研究粘结相与硬质相（钨）之间的最佳力学匹配条件， 从而对钨合金进行优化设计的设想.本文在微观力学行为分析的基础上)，对90W合金宏观 力学性能及其与微观结构参量（粘结相力学参数）之间的关系进行计算机数值模拟研究， 1模型和条件 关于计算机数值模拟用的有限元模型文献[1]已做详 D 细讨论.计算模型见图1.在该模型中，钨颗粒被假定为 球形且大小均匀，在粘结相中按密排六方结构均匀分 布，模型参量与合金成分之间存在如下关系. =(nr/2)/ab (1) r1a=[2V3/元p.]Ψ2 (2) 图1有限元计算模型，E,F为板单元 式中，p,为钨颗粒在合金中的体积分数；r为钨颗粒半径； ABCD为距形I 1997-10-18收稿第一作者男36岁副教授博士 ·国家自然科学基金资助项目第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 晚 。 钨合金力学行为 的计算机数值模拟 — 宏观力学性能 黄继 华 陈 浩 周 国安 曹智威 北京科技大学材料科学 与工程学院 ， 北京 摘要 在微观力学行为分析的基础上 ， 对 合金宏观力学性能及其与微观结构因素 枯结相力 学参数 之 间的关系进行 了计算机数值模拟研究 结果表 明 钨合金性能 与粘结相 力学参数密切 相 关 随着粘结相 弹性模量增加 ， 合金 的抗拉强度增加 ， 但延伸率降低 当粘结相屈服强度 ‘ 州田 时 ， 合金抗拉强 度 随粘结相 屈 服 强 度增加而 增大 ， 在粘结相 屈 服 度为 州 时达到最大 值 随粘结相 抗拉强度增加 ， 合金抗拉强度和 延 伸率均 呈 近 似线性规律增加 合金 延 伸率 对粘结 相应变硬化模量极为敏感 关健词 钨合金 ， 力学行为 ， 计算机数值模拟 ， 宏观力学性能 ， 粘结相 中圈分类号 珊 近 年来有 关 钨合 金 的 强 韧 化研究 一 直 比较 活 跃 ， 发展 了多 种 强 化工 艺 和 方 法 如工 艺优 化 、 加 工 硬 化 、 应变 时效 、 合金 化 以 及 各 种 烧结前 和烧 结后 处理 工 艺 等 虽 然 这些措施都 可 以 在不 同程度上提高现有成分 的钨合金性 能 ， 但它们均 属工 艺试验方 式 ， 难 以取得 突破性进展 本文提 出 了通 过分析合金微观结构参量 钨含量 、 粘结相 力学性 能等 与合金 变形 过程 中的 微观力学行为和宏观力学性 能的关 系来研究粘结相 与硬质相 钨 之 间 的最佳力学 匹 配条件 ， 从而 对钨合金 进行优化设计 的设想 本文在微观力学行 为分析的基 础上川 ， 对 合金宏观 力学性 能及 其 与微观结构参量 粘结相 力学参数 之 间的 关系进行计算机数值模拟研究 模型和条件 关 于计算 机 数值模 拟 用 的有 限元模 型 文 献 【 已 做详 细 讨论 计算模 型 见 图 在 该模 型 中 ， 钨颗 粒 被假定 为 球 形 且 大 小 均 匀 ， 在 粘 结 相 中按 密 排 六 方 结 构 均 匀 分 布 模 型参量 与合金成分之 间存在 如下 关系 沪 、 兀 ， 。 万 二 沪 、 ，，， 式 中 ， 尹 ，为钨颗粒在合金 中的体积分数 为钨颗粒半 径 姗撇气 即 皿服 皿卜一 一 一 ‘ 曰 ，钊 女凌口目卜 一 刁 阵卜 一 ，犷下一 一 — 广 了二 厂 一 二二，尸 肠 一 「 于 民 — 图 有 限元计算模型 ， ， 为板单元 凡召 为距形川 一 一 收稿 第一作者 男 岁 副教授 博 士 国家 自然科学基金 资助项 目 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1997．06．007