中國粉體網(wǎng)訊 穿甲彈作為反裝甲核心武器，其彈芯材料需兼具高密度、高強(qiáng)度和高韌性。傳統(tǒng)粉末冶金鎢合金（如W-Ni-Fe）因界面非平衡反應(yīng)導(dǎo)致黏結(jié)相分布不均，動(dòng)態(tài)加載下易發(fā)生絕熱剪切帶斷裂，強(qiáng)韌性難以協(xié)同提升。此外，傳統(tǒng)制造工藝難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)彈芯的一體化成形，制約了彈體設(shè)計(jì)自由度。激光增材制造（L-DED）技術(shù)通過快速熔凝與微觀組織精準(zhǔn)調(diào)控，為高密度鎢合金彈芯的性能突破提供了新途徑。
韓勇教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用高/中熵合金（HEA/MEA）替代傳統(tǒng)單質(zhì)金屬粘結(jié)相，通過多組元成分設(shè)計(jì)優(yōu)化界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)鎢合金強(qiáng)韌協(xié)同提升：
1. 粘結(jié)相成分革新
等原子比設(shè)計(jì)：FeCrNi、CoCrNi、FeCrCoNi等HEA粘結(jié)相中，各元素原子比接近1:1，形成高熵效應(yīng)與晶格畸變，顯著提升固溶強(qiáng)化效果。
非等原子比優(yōu)化：NiFeCoV合金中增加Ni含量（原子比35%），降低V含量（5%），在保持高強(qiáng)度的同時(shí)提升塑性。
2. 界面強(qiáng)化機(jī)制
μ相析出控制：在FeCrCoNi粘結(jié)相中，L-DED工藝的快速冷卻促使納米級μ相（(Fe,Cr,Co,Ni)7W6）在W晶界析出，厚度控制在50–200nm，有效阻礙裂紋擴(kuò)展。
元素互擴(kuò)散抑制：HEA多組元特性降低W元素在粘結(jié)相中的擴(kuò)散速率，避免脆性金屬間化合物（如W6Ni6C）生成。
工藝突破：激光定向能量沉積（L-DED）
韓勇團(tuán)隊(duì)通過L-DED工藝參數(shù)精確調(diào)控，解決鎢合金增材制造的裂紋與孔隙難題：
熱循環(huán)控制：采用分區(qū)掃描策略與梯度預(yù)熱技術(shù)（基板預(yù)熱至1000℃），降低熔池冷卻速率至200℃/s，抑制熱應(yīng)力裂紋。
微觀組織定向調(diào)控：通過調(diào)整激光功率（200–300W）和掃描速度（500–800 mm/s），使W晶粒尺寸從傳統(tǒng)燒結(jié)的10–20μm細(xì)化至3–8μm，晶界比例提高40%。
梯度功能設(shè)計(jì)：彈芯前端采用90W-HEA高硬組合（硬度≥520 HV），后端采用75W-HEA高韌組合（斷裂應(yīng)變≥48%），實(shí)現(xiàn)侵徹與抗沖擊性能分區(qū)優(yōu)化。
應(yīng)用前景：軍民領(lǐng)域的關(guān)鍵價(jià)值
復(fù)雜彈芯一體化制造：L-DED技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)部冷卻通道的鏤空彈芯成形，減重15%并優(yōu)化質(zhì)心分布，提高穿甲彈存速能力。
含能穿甲彈開發(fā)：梯度鎢合金彈芯結(jié)合鋯基含能材料，侵徹裝甲后可釋放化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)能+化學(xué)能”復(fù)合毀傷。
韓勇教授團(tuán)隊(duì)通過“高熵粘結(jié)相設(shè)計(jì)-L-DED工藝調(diào)控-梯度功能構(gòu)筑”三位一體策略，攻克了鎢合金穿甲彈芯強(qiáng)韌失衡的難題：
1. 材料基因創(chuàng)新：HEA多組元設(shè)計(jì)抑制脆性相，μ相析出實(shí)現(xiàn)納米級界面強(qiáng)化；
2. 制造工藝躍升：L-DED熱循環(huán)控制細(xì)化晶粒，致密度達(dá)99.2%（傳統(tǒng)≤96%）；
3. 性能顛覆突破：動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度突破1800MPa，斷裂應(yīng)變提升至傳統(tǒng)合金的2倍。
該技術(shù)為下一代穿甲彈的輕量化、多功能化與復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化制造提供了核心技術(shù)支撐，并推動(dòng)難熔金屬增材制造向高通量設(shè)計(jì)-制備-評價(jià)一體化方向發(fā)展。
2025年7月17日，中國粉體網(wǎng)將在湖南·長沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應(yīng)用技術(shù)大會(huì)暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場金屬粉國產(chǎn)化交流會(huì)”。屆時(shí)，我們邀請到中南大學(xué)韓勇教授出席本次大會(huì)并作題為《鎢合金激光增材制造》的報(bào)告，韓勇教授將為您介紹激光增材制造為高密度鎢合金穿甲彈芯一體化成形提供新途徑。
個(gè)人簡介：
韓勇，中南大學(xué)教授/博導(dǎo)。一直從事高性能難熔金屬材料的粉末冶金制備技術(shù)與理論研究。主持國防重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、企業(yè)橫向課題等15項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，參編專著1部，獲授權(quán)國家發(fā)明專利15項(xiàng)。擔(dān)任中國材料研究學(xué)會(huì)難熔金屬分會(huì)委員、湖南省/江西省科技評審專家、國家自然科學(xué)基金通訊評審專家，兼任《Tungsten》/《中國鎢業(yè)》/《稀有金屬與硬質(zhì)合金》等5本雜志青年編委，獲湖南省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國發(fā)明專利銀獎(jiǎng)。
參考來源：
中國有色金屬學(xué)報(bào)：韓勇團(tuán)隊(duì)高密度W-(FeCrNi)合金動(dòng)態(tài)變形行為研究
中國鎢業(yè)：鎢合金增材制造缺陷控制
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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