中國粉體網訊 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）因界面非平衡反應導致黏結相分布不均，動態(tài)加載下易發(fā)生絕熱剪切帶斷裂，強韌性難以協同提升。此外，傳統(tǒng)制造工藝難以實現復雜結構彈芯的一體化成形，制約了彈體設計自由度。激光增材制造（L-DED）技術通過快速熔凝與微觀組織精準調控，為高密度鎢合金彈芯的性能突破提供了新途徑。
韓勇教授團隊創(chuàng)新性地采用高/中熵合金（HEA/MEA）替代傳統(tǒng)單質金屬粘結相，通過多組元成分設計優(yōu)化界面反應動力學，實現鎢合金強韌協同提升：
1. 粘結相成分革新
等原子比設計：FeCrNi、CoCrNi、FeCrCoNi等HEA粘結相中，各元素原子比接近1:1，形成高熵效應與晶格畸變，顯著提升固溶強化效果。
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%），在保持高強度的同時提升塑性。
2. 界面強化機制
μ相析出控制：在FeCrCoNi粘結相中，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，有效阻礙裂紋擴展。
元素互擴散抑制：HEA多組元特性降低W元素在粘結相中的擴散速率，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）
韓勇團隊通過L-DED工藝參數精確調控，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)掃描策略與梯度預熱技術（基板預熱至1000℃），降低熔池冷卻速率至200℃/s，抑制熱應力裂紋。
微觀組織定向調控：通過調整激光功率（200–300W）和掃描速度（500–800 mm/s），使W晶粒尺寸從傳統(tǒng)燒結的10–20μm細化至3–8μm，晶界比例提高40%。
梯度功能設計：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（斷裂應變≥48%），實現侵徹與抗沖擊性能分區(qū)優(yōu)化。
應用前景：軍民領域的關鍵價值
復雜彈芯一體化制造：L-DED技術實現帶內部冷卻通道的鏤空彈芯成形，減重15%并優(yōu)化質心分布，提高穿甲彈存速能力。
含能穿甲彈開發(fā)：梯度鎢合金彈芯結合鋯基含能材料，侵徹裝甲后可釋放化學能，實現“動能+化學能”復合毀傷。
韓勇教授團隊通過“高熵粘結相設計-L-DED工藝調控-梯度功能構筑”三位一體策略，攻克了鎢合金穿甲彈芯強韌失衡的難題：
1. 材料基因創(chuàng)新：HEA多組元設計抑制脆性相，μ相析出實現納米級界面強化；
2. 制造工藝躍升：L-DED熱循環(huán)控制細化晶粒，致密度達99.2%（傳統(tǒng)≤96%）；
3. 性能顛覆突破：動態(tài)屈服強度突破1800MPa，斷裂應變提升至傳統(tǒng)合金的2倍。
該技術為下一代穿甲彈的輕量化、多功能化與復雜結構一體化制造提供了核心技術支撐，并推動難熔金屬增材制造向高通量設計-制備-評價一體化方向發(fā)展。
2025年7月17日，中國粉體網將在湖南·長沙舉辦“2025高端金屬粉體制備與應用技術大會暨2025通信電子、3D打印、粉末冶金市場金屬粉國產化交流會”。屆時，我們邀請到中南大學韓勇教授出席本次大會并作題為《鎢合金激光增材制造》的報告，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。
個人簡介：
韓勇，中南大學教授/博導。一直從事高性能難熔金屬材料的粉末冶金制備技術與理論研究。主持國防重點項目、國家自然科學基金、企業(yè)橫向課題等15項。發(fā)表學術論文90余篇，參編專著1部，獲授權國家發(fā)明專利15項。擔任中國材料研究學會難熔金屬分會委員、湖南省/江西省科技評審專家、國家自然科學基金通訊評審專家，兼任《Tungsten》/《中國鎢業(yè)》/《稀有金屬與硬質合金》等5本雜志青年編委，獲湖南省技術發(fā)明一等獎、中國發(fā)明專利銀獎。
參考來源：
中國有色金屬學報：韓勇團隊高密度W-(FeCrNi)合金動態(tài)變形行為研究
中國鎢業(yè)：鎢合金增材制造缺陷控制
（中國粉體網編輯整理/留白）
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