The effect of cold working and subsequent annealing on mechanical properties of W-Ni-Fe heavy alloy has been studied. The specimen composition was 90W-5Ni-5Fe by weight percent. The specimens were prepared by usual powder metallurgy techniques and sintered in liquid phase at 1460℃ for 30 minutes in hydrogen atmosphere. The specimens were then cold worked up to 60% by rolling.
The observed UTS increases with cold working from about 94kg/㎟ to 143kg/㎟ at 50% deformation. The elongation decreases sharply from 20% to about 2% at 15% deformation. While the microhardness of the tungsten grains increases steadily with degree of cold work, the microhardness of the matrix appears to increase rapidly with deformation initially. It is therefore suggested that at relatively small deformation, the matrix phase work hardens repidly and affects the deformation behavior of the composite alloy.
The alloy specimen cold worked to 50% was annealed at temperatures from 400℃ to 1000℃ for an hour in hydrogen atmosphere and the mechanical properties were measured. Annealing of the cold worked specimen at 400℃ increases UTS to 160 kg/㎟ from 143kg/㎟ for the unannealed specimen, and with increasing annealing temperatures UTS decreases. The elongation begins to increase with annealing temperature at 800℃ and rises sharply to 4% at 1000℃. The microhardness of the tungsten grains remains unchanged with annealing temperature up to 600℃ and from 800℃ begins to decrease slowly. The microhardness of the matrix on the other hand shows maximum after annealing at 400℃ and decreases subsequently with higher annealing temperatures. These observations indicate that the increase of the UTS after annealing at 400℃ is largely due to the increased strength with annealing is most likely caused by some kind of precipitation hardening which is probably accelerated by cold work. The observed changes of mechanical properties at higher annealing temperatures are attributed mainly to the recovery and recrystallization of the matrix phase.
W-Ni-Fe계 고밀도 합금에서 가공경화와 이에 부수한 annealing 효과에 대하여 연구하였다. 본 연구에서의 시편의 조성은 무게비로 90 W -5 Ni - 5 Fe 로 하였고 모든 시편은 일반적인 분말야금 공정을 거쳐 제조되었는데 소결은 수소 분위기와 액상소결이 이루어질수 있는 1460℃ 에서 30분간 행하여졌다. 제조된 시편들은 다시 냉간압연에 의해 60 %까지 가공되었다.
냉간가공에 따른 인장강도 (U.T.S.) 는 $94 kg/㎟ 에서 50 % 변형 후에 $143 kg/㎟ 로 증가하였다. 한편 텅그스텐 입자의 미세경도는 완만히 증가하였으나 결합상의 미세경도는 초기에 텅그스텐 입자의 미세경도보다 빨리 증가하였다. 그러므로 이 합금의 변형초기에는 결합상이 빨리 가공경화되어 이 합금의 변형형태 (deformation behaviour) 에 영향을 끼칠 것으로 제안되었다.
50% 냉간가공된 시편들에 대해 400℃∼1000℃ 에서 수소 분위기하에 1시간씩 annealing하여 기계적 성질들을 측정하였다. 인장강도는 annealing하기 전의 $143 kg/㎟ 에서 400℃에서 annealing하면 $160 kg/㎟로 증가하였다가 그 후 annealing 온도가 높아짐에 따라 감소하기 시작하였다. 연신율은 annealing 온도 600℃ 까지는 거의 변화가 없다가 그 후 증가하기 시작하여 1000℃에서 annealing하면 4%로 급격히 증가하였다. 텅그스텐 입자의 미세경도는 annealing 온도 600℃ 까지 거의 변화가 없다가 800℃부터 서서히 감소하기 시작하였다. 반면에 결합상의 미세경도는 400℃에서 annealing하면 극대값을 가졌다가 annealing 온도가 높아짐에 따라 감소하기 시작하였다. 이로 미루어 보아 400℃에서의 annealing 후 인장강도가 증가한 것은 결합상에서의 경화현상 때문인 것으로 판단되었다. 이 때의 결합상에서의 경화현상은 석출경화현상으로 판단되었고 냉간가공에 의하여 촉진되었던 것으로 추측되었다. 또 400℃ 이상의 annealing 온도에서 나타난 기계적 성질들의 변화는 주로 결합상의 회복 (recovery) 및 재결정 (recrystallization) 에 의한 효과로 판단되었다.
