一、高比重钨合金的概述
高比重钨合金是以钨为基体,在其中加入少量的Ni、Fe、Cu、Mo、Co等元素,通过粉末冶金方法制备而成。这种材料是典型的两相合金,同时又被称为“高密度合金”。根据不同的产品用途和工作环境要求,高比重钨合金产品会有不同的等级适用,而其中钨含量通常为90%W~97%W,密度大于17 g/cm^3。通过添加一些稀有金属元素(Ni、Fe、Cu、Mo、Cu等),可以提高产品的性能,比如:极限抗拉强度(Ultimate Tensile Strength),屈服强度(Yield Strength),和延伸率(Elongation)等。
高比重钨合金形象地被称作3高(或3H)合金,即:高密度、高强度、高硬度合金。
二、高比重钨合金在配重方面的应用优势
1、由于高比重钨合金密度高,致密性好,能有效缩小平衡块的体积,体积减少,可以提高机械设备的空间利用率,在有限的空间内实现更大的配重效果。
2、另外钨合金材料具有较好的化学稳定性和耐腐蚀性能,这也就表示着平衡块哪怕长期在露天工作也能较长的使用寿命,不需要经常更换,耐磨耐用耐腐蚀。
3、因为主要成分是无污染元素,所以高比重钨合金是一种环保材料,不会对自然环境造成严重的污染。这也是在很多领域,它可以用来取代铅的原因。
4、因为添加了其他元素,从而改变了材料的硬度和其他物理性能。高比重钨合金具有良好的加工性能、我们可以根据客户的需求加工成各种形状和尺寸。
三、高比重钨合金在配重方面的应用领域
汽车领域的应用:
钨合金配重块不仅是汽车和赛车工业中的关键组件,它们在大型柴油发动机减震方面也起到明显的作用。它们有助于减轻零件所承受的负荷,从而增加其使用寿命。
1.钨合金曲轴配重
在汽车领域,钨合金配重块主要是用于曲轴配重。
发动机在高速运转时会产生剧烈的振动,而这些振动会对部件造成压力并降低性能。发动机里面的曲轴,如果没有做好平衡,很容易导致适用寿命短,振动过大以及发动机功率损失等问题。
钨合金曲轴配重可用于吸收这些振动,从而提高发动机平稳性和整体性能。同时钨合金的强度和耐用性使其能够承受发动机产生的巨大压力。
通过测试曲轴的平衡性,可以针对性的找到位置设置钨合金平衡块。
2.钨合金赛车配重
在赛车运动中,速度和操控性至关重要,每克重量都至关重要。为了在竞争中取得优势,赛车队不断寻找新的方法来减轻重量并提高性能。钨合金配重常用来实现这一目标。
赛车必须实现完美的重量平衡才能发挥最佳性能。如果重量分布不均,可能会导致操控性问题,甚至影响轮胎磨损和制动性能。钨合金的高密度使其成为优化重量分布的理想材料。通过将小型、高密度的钨重合金部件放置在关键位置,赛车队可以微调车辆的重心,从而提高操控性和稳定性。
在某些赛车类别中,国际汽联等管理机构规定了最低重量要求。为了满足这些要求,赛车队可以使用钨重合金压舱物来增加车重。钨合金的密度比铅高 60%,这意味着可以使用更少的材料来实现相同的重量。这对于需要在不影响性能的情况下增加车重的赛车队来说尤其有益。
航空航天领域的应用:
在航空航天工业中,我们的钨合金也同样用作平衡配重,例如,在螺旋桨和直升机叶片、方向舵、副翼、雷达设备和航空电子系统中。
飞机在空中翱翔时,犹如杂技演员在钢丝上行走,需要时刻保持平衡才能稳定飞行。为了实现这一点,工程师们会在飞机上安装一些特殊的配重块,就像给飞机加“砝码”一样,精确调整其重心位置。这些看似不起眼的配重块,都是由钨合金材料制成,在确保飞机安全飞行方面发挥着至关重要的作用。
高比重钨合金在航空航天主要是起到两种用途:
1. 平衡: 飞机的重心必须位于一个特定的位置,才能保持稳定和可控的飞行姿态。工程师们可以通过移动或添加钨重合金配重块来调整飞机的重心。例如,在飞机的一侧机翼上安装配重块可以抵消另一侧发动机或油箱的重量,使飞机在飞行中保持水平。这对于飞机的稳定性和操控性非常重要,尤其是在起飞、降落和转弯等关键飞行阶段。
2.惯性阻尼: 飞机的机翼和尾翼在飞行中会发生轻微的抖动,这种现象称为颤振。如果颤振得不到有效控制,可能会导致机翼断裂或其他严重事故。为了抑制颤振,工程师们会在机翼和尾翼上安装钨重合金配重块。这些配重块就像减震器一样,可以吸收抖动能量,使飞机更加平稳地飞行。这对于提高飞机的安全性和乘坐舒适性具有重要意义。
体育用品领域的应用
1.高尔夫球配重:
高尔夫运动中,杆面与球的轨迹完全垂直是击球的理想状态,然而现实中却很难完美实现。即使击球稍有偏离,球杆也会发生扭转,导致球偏离目标方向。为了解决这一难题,高尔夫球杆制造商引入了转动惯量 (MOI)的概念,并通过巧妙地调整配重位置来提高球杆的 MOI,使其更难扭转,从而提升容错性。
钨配重因其密度高、耐用性好而成为制造配重的理想材料。它被广泛应用于现代高尔夫球杆中,尤其是一号木杆、球道木杆、推杆以及铁杆和挖起杆。
钨配重在不同类型球杆中的应用:
一号木杆和球道木杆: 通常在杆面远离旋转轴的位置添加钨配重,增加 MOI,使其更难扭转,容错性更强。
推杆: 许多推杆也采用类似的概念,将配重放置在远离杆面的位置,例如 TaylorMade Spider X 推杆中的两个钨配重,可有效提高 MOI,降低扭转。
铁杆和挖起杆: 通过钨嵌件和空腔设计将重量转移到杆跟和杆趾,远离杆面,增加 MOI,提升容错性。
钨配重的优势:
提高容错性: 减少击球时的杆面扭转,即使击球稍有偏离,也能将球打向目标方向。
降低扭转: 使球杆更稳定,更容易控制击球方向。
2.钨合金飞镖杆:
得益于钨合金的高密度,在相同重量的情况下,钨合金飞镖杆可以做得更加纤细。这使得飞镖在飞行过程中更加稳定,能够更容易地命中目标区域,尤其是双倍区和三倍区。
因为密度高,所以钨合金体积更小,这样钨合金飞镖杆可以做的更加纤细,飞行中遇到的阻力更小,能够更有效地穿透空气,从而获得更佳的直线飞行性能。这意味着飞镖在飞行过程中更加稳定、可控,更容易瞄准目标。
另外与其他材料制成的飞镖杆相比,钨合金飞镖杆的硬度更高,不易变形。即使受到撞击或其他外力作用,也能保持镖杆的形状和结构,确保飞镖的稳定飞行和精准命中。
3.钨合金鱼坠:
钨合金鱼坠凭借其高密度、体积小、抗风性强等特性,在钓鱼活动中表现出色,成为钓鱼爱好者的理想选择。钨合金的密度是铅的两倍多,因此在相同重量下,钨合金鱼坠的体积更小,更容易被抛投到远距离,并迅速沉入水中,有效增加饵料的潜水能力和锚定力。此外,小巧的钨合金鱼坠不易被鱼发现,即使在深海垂钓也能轻松使用。得益于更大的重量,钨合金鱼坠在风中也更加稳定,不易受风力影响,能够沿着垂钓者的意愿精准地落入水中。
除了上述优势之外,钨合金鱼坠还具有环保无毒、手感好、硬度高不易断裂等优点,是兼具性能和环保的钓鱼工具。无论是淡水垂钓还是海洋垂钓,钨合金鱼坠都能助您轻松收获战果。
四、高比重钨合金配重的选材及应用注意事项
1、了解需求:在选择钨合金时,首先需要了解你的使用环境和希望达到的性能。另外不同的应用对于表面要求也是不一样的。比如说钨合金鱼坠,表面会做不同的颜色,有利于在不同的水源地区增加咬口率。
这些问题的答案将有助于帮你选择合适的材料。
钨合金有不同的牌号,对应的化学成分和机械性能不同。以下是ASTM B777的标准:
ASTM B-777 | Class 1 | Class 1 | Class 2 | Class 2 | – | Class 3 | Class 3 | Class 4 |
AMS 7725E | Class 1 Type 2 | Class 1 Type 1 | Class 2 Type 2 | Class 2 Type 1 | – | Class 3 Type 2 | Class 3 Type 1 | Class 4 Type 2 |
MIL-T-21014D | Class 1 | Class 1 | Class 2 | Class 2 | – | Class 3 | Class 3 | Class 4 |
W content, wt.% | 90 | 90 | 92.5 | 92.5 | 93 | 95 | 95 | 97 |
Ni content, wt.% | 7 | 8.9 | 5.3 | 6.7 | 5.6 | 3.5 | 4.4 | 2.1 |
Fe content, wt.% | 3 | 1.1 | 2.2 | 0.8 | 1.4 | 1.5 | 0.6 | 0.9 |
Density, g/cm3 | 17 | 17 | 17.5 | 17.5 | 17.7 | 18 | 18 | 18.5 |
UTS, ksi | ≥ 110 | ≥ 94 | ≥ 110 | ≥ 94 | ≥ 110 | ≥ 105 | ≥ 94 | ≥ 100 |
UTS, MPa | ≥ 758 | ≥ 648 | ≥ 758 | ≥ 648 | ≥ 758 | ≥ 724 | ≥ 648 | ≥ 689 |
YS, ksi | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 | ≥ 75 |
YS, MPa | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 | ≥ 517 |
Elongation, % | ≥ 5 | ≥ 2 | ≥ 5 | ≥ 2 | ≥ 5 | ≥ 3 | ≥ 1 | ≥ 2 |
Hardness, HRC | ≤ 32 | ≤ 32 | ≤ 33 | ≤ 33 | ≤ 33 | ≤ 34 | ≤ 34 | ≤ 35 |
Mag. perm. | > 1.05 | ≤ 1.05 | > 1.05 | ≤ 1.05 | > 1.05 | > 1.05 | ≤ 1.05 | > 1.05 |
2、寻找专业的供应商:选择一家专业的供应商非常重要。湖南晟镭新材料科技有限公司专业从事钨基高比重合金生产,对于产品的性能把控和产品应用要求都非常了解,能够根据你的需求提供合适的合金配方,并进行定制化生产。此外,晟镭还能够提供全面的技术支持和售后服务。
3、注意质量:在购买钨合金时,一定要注意产品的质量。高质量的钨合金应具有内部结构均匀、无孔洞,无聚集且机械性能稳定等特点。
五、总结
钨合金配重以其优异的性能和广泛的应用领域,成为现代工业和生活中不可或缺的重要材料。随着科技的进步和应用需求的不断增长,钨合金配重将发挥更加重要的作用。