中国粉体网讯  穿甲弹作为反装甲核心武器，其弹芯材料需兼具高密度、高强度和高韧性。传统粉末冶金钨合金（如W-Ni-Fe）因界面非平衡反应导致黏结相分布不均，动态加载下易发生绝热剪切带断裂，强韧性难以协同提升。此外，传统制造工艺难以实现复杂结构弹芯的一体化成形，制约了弹体设计自由度。激光增材制造（L-DED）技术通过快速熔凝与微观组织精准调控，为高密度钨合金弹芯的性能突破提供了新途径。

韩勇教授团队创新性地采用高/中熵合金（HEA/MEA）替代传统单质金属粘结相，通过多组元成分设计优化界面反应动力学，实现钨合金强韧协同提升：  

1. 粘结相成分革新  

等原子比设计：FeCrNi、CoCrNi、FeCrCoNi等HEA粘结相中，各元素原子比接近1:1，形成高熵效应与晶格畸变，显著提升固溶强化效果。  

非等原子比优化：NiFeCoV合金中增加Ni含量（原子比35%），降低V含量（5%），在保持高强度的同时提升塑性。  

2. 界面强化机制  

μ相析出控制：在FeCrCoNi粘结相中，L-DED工艺的快速冷却促使纳米级μ相（(Fe,Cr,Co,Ni)₇W₆）在W晶界析出，厚度控制在50–200nm，有效阻碍裂纹扩展。  

元素互扩散抑制：HEA多组元特性降低W元素在粘结相中的扩散速率，避免脆性金属间化合物（如W₆Ni₆C）生成。  

工艺突破：激光定向能量沉积（L-DED）  

韩勇团队通过L-DED工艺参数精确调控，解决钨合金增材制造的裂纹与孔隙难题：  

热循环控制：采用分区扫描策略与梯度预热技术（基板预热至1000℃），降低熔池冷却速率至200℃/s，抑制热应力裂纹。  

微观组织定向调控：通过调整激光功率（200–300W）和扫描速度（500–800 mm/s），使W晶粒尺寸从传统烧结的10–20μm细化至3–8μm，晶界比例提高40%。  

梯度功能设计：弹芯前端采用90W-HEA高硬组合（硬度≥520 HV），后端采用75W-HEA高韧组合（断裂应变≥48%），实现侵彻与抗冲击性能分区优化。  

应用前景：军民领域的关键价值

复杂弹芯一体化制造：L-DED技术实现带内部冷却通道的镂空弹芯成形，减重15%并优化质心分布，提高穿甲弹存速能力。  

含能穿甲弹开发：梯度钨合金弹芯结合锆基含能材料，侵彻装甲后可释放化学能，实现“动能+化学能”复合毁伤。  

韩勇教授团队通过“高熵粘结相设计-L-DED工艺调控-梯度功能构筑”三位一体策略，攻克了钨合金穿甲弹芯强韧失衡的难题：  

1. 材料基因创新：HEA多组元设计抑制脆性相，μ相析出实现纳米级界面强化；  

2. 制造工艺跃升：L-DED热循环控制细化晶粒，致密度达99.2%（传统≤96%）；  

3. 性能颠覆突破：动态屈服强度突破1800MPa，断裂应变提升至传统合金的2倍。  

该技术为下一代穿甲弹的轻量化、多功能化与复杂结构一体化制造提供了核心技术支撑，并推动难熔金属增材制造向高通量设计-制备-评价一体化方向发展。  

2025年7月17日，中国粉体网将在湖南·长沙举办“2025高端金属粉体制备与应用技术大会暨2025通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会”。届时，我们邀请到中南大学韩勇教授出席本次大会并作题为《钨合金激光增材制造》的报告，韩勇教授将为您介绍激光增材制造为高密度钨合金穿甲弹芯一体化成形提供新途径。

个人简介：

韩勇，中南大学教授/博导。一直从事高性能难熔金属材料的粉末冶金制备技术与理论研究。主持国防重点项目、国家自然科学基金、企业横向课题等15项。发表学术论文90余篇，参编专著1部，获授权国家发明专利15项。担任中国材料研究学会难熔金属分会委员、湖南省/江西省科技评审专家、国家自然科学基金通讯评审专家，兼任《Tungsten》/《中国钨业》/《稀有金属与硬质合金》等5本杂志青年编委，获湖南省技术发明一等奖、中国发明专利银奖。

参考来源：

中国有色金属学报：韩勇团队高密度W-(FeCrNi)合金动态变形行为研究

中国钨业：钨合金增材制造缺陷控制

（中国粉体网编辑整理/留白）

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