The effects of cooling rate on mechanical properties of sintered W-Ni-Fe heavy alloy with various Ni/Fe ratios have been studied. The tungsten content was fixed at 90 wt % and the Ni/ Fe ratios were 7/3, 5/5 and 3/7. The tensile test specimens were prepared by usual powder metallurgy techniques. The compacts were sintered at 1450℃ for 30 minutes in hydrogen atomsphere and cooled at various rates ranging from 10℃ /min to 400℃ / min.
In the alloy with 7/3 Ni/Fe ratio UTS decreases slightly with faster cooling rate. Elongation of the slowly cooled specimens is about 15%, while the fast cooling (400℃ /min) shows about 7%.
In the alloy with 5/5 Ni/Fe ratio UTS remains constant at about 90 Kg/$mm^2$ at various cooling rates and elongation increases slightly with faster cooling from about 17% to about 20%.
In the alloy with 3/7Ni/Fe ratio both UTS and elongation increases rapidly as cooling rate is increased from 10℃ /min to about 100℃ /min. The UTS and elongation then appear to increase slowly with cooling rate to 400℃ /min and the value obtained at the cooling rate of 400℃ /min are about 100Kg/$mm^2$ and 15% respectively.
The results are compared with the values obtained previously and attempts were made to explain the observed results from the microstructures and microhardness measurements. In order to study the behavior of the matrix phase sintered compacts of 50% W and 50% and Fe at varying ratio were prepared. The lower part of these specimens consisted of tungsten grains in the matrix, while the upper part was depleted of the tungsten grains which sank to the bottom. In general the microhardness and microstructure of the upper matrix phase differed from those between the tungsten grains in the lower part of the specimens.
It is suggested that the effects of cooling rate on mechanical properties of these alloys are closely related to the possible precipitation of the tungsten or tungsten rich phase in the tungsten-matrix interface or in the matrix upon cooling. In the case of 3/7 Ni/Fe ratio the phase diagram shows that various phases can occur upon cooling and therefore the properties obtained can vary strongly with the cooling rate.
Ni/Fe무게비를 변화시켜가면서 냉각속도가 소결하여 얻은 W-NiFe 계 고밀도 합금의 기계적 성질에 미치는 영향을 조사하였다. 텅스텐의 양은 90wt%로 고정시키고, Ni/Fe 무게비는 7/3, 5/5, 3/7로 변화시켰다. 인장시편은 보통 사용되는 분말야금법에 의해 만들었으며, 소결은 1450℃에서 30분동안 수소분위기에서 실시하였고 냉각속도는 10 ~ 400℃ /min의 범위내에서 변화시켰다.
Ni/Fe무게비가 7/3인 합금에서, UTS는 냉각속도가 빠를수록 약간씩 감소하며, elongation은 냉각속도가 느릴때는 약 15%이지만 냉각속도가 빠른 400℃/min 일 때는 약 7% 임을 보이고 있다.
Ni/Fe 무게비가 5/5인 합금에서, UTS는 냉각속도에 관계없이 약 90 kg/㎟을 유지하고, elongation은 냉각속도가 빠를수록 약 17%에서 20% 까지 약간씩 증가한다.
Ni/Fe 무게비가 3/7인 합금에서는, UTS와 elongation둘다 냉각속도가 10℃/\min$에서 약 100℃/min로 증가함에 따라 급격히 증가하지만, 이로부터 400℃/\min 까지는 약간 증가함을 보이고 있다. 냉각속도 400℃/\min에서 얻어진 UTS 및 elongation은 각각 약 100kg/㎟, 11%이다.
실험결과는 이전 결과들과 비교되었고, 현미경조직이나 microhardness 를 통해 나타난 결과들을 설명하려 하였다. 기지상의 변화를 조사하기 위해 조성은 50W-50(Ni+Fe) 로 하고 Ni/Fe 무게비를 변화시키면서 또 다른 시편을 소결하여 준비하였다. 이렇게하여 얻은 시편의 밑부분은 기지상내에 텅스텐 입자로 이루어져 있고 윗부분은 텅스텐 입자는 밑바닥으로 가라앉아버리고 기지상만으로 되어 있었다. 일반적으로 기지상만으로 된 윗부분에서의 현미경조직과 microhardness 는 텅스텐입자 사이에 있는 밑부분에서의 기지상의 것들과는 서로 달랐다.
W-Ni-Fe계 합금의 기계적성질에 냉각속도가 미치는 요인은 텅스텐과 기지상의 계면이나 기지상내에서, 텅스텐이나 텅스텐 rich phase 가 석출하기때문인 것으로 생각된다. Ni/Fe 무게비가 3/7인 경우에는 평형상태도가 보여주듯이 냉각됨에 따라 여러가지 상들이 생기며 얻어진 성질도 냉각속도에 따라 크게 달라질 수 있을 것이다.
