钨合金广泛应用在国防,医疗,航天等领域,可以用来制作硬质合金、铸模、穿甲弹芯、电解触头和电极等产品。氧化锆（ZrO₂）是一种化学性质非常稳定的材料,硬度和熔点极高,具有优良的热性能、机械性能、电性能及较高的耐磨损、耐腐蚀性,在机械子工业、航空工业等许多领域得到广泛应用。结合ZrO₂和W的优异性能,可以提升钨合金的室温和高温力学性能,因此开发出一种新型的ZrO₂掺杂钨合金材料成为一项重要研究。通过液-液的掺杂方式,即分别采用水热法和共沸蒸馏法结合传统粉末冶金的方法制备了氧化锆掺杂钨合金粉末,并通过压制成型,垂熔烧结,旋锻加工等工序制备出钨合金材料。对合金制备过程中不同阶段的物质元素组成,相结构转变,微观组织形貌进行分析,以及对合金性能进行分析。在水热法制备粉体过程中,pH值和ZrO₂的掺杂量对前驱粉体的形貌和粒径有着显著影响。当pH=0.5时,颗粒最为细小。ZrO₂的掺杂量增加,前驱粉体易发生结块团聚现象。煅烧后粉体由单斜相氧化钨（m-WO3）和单斜相氧化锆（m-ZrO₂）组成。还原后复合粉体主要由立方相钨（c-W）和单斜相氧化锆（m-ZrO₂）构成。随着ZrO₂掺杂量的增加,钨合金粉体粒径逐渐减小。采用共沸蒸馏法同样能够制备出颗粒细小,分布均匀的ZrO₂掺杂钨合金粉末。水热法与共沸蒸馏法制备出的粉体形貌相同,粒径有微小差异,均为亚微米级颗粒。因共沸蒸馏法易于批量化制备,本文采用共沸蒸馏法制备粉体进行后续烧结加工。经过垂熔烧结得到的烧结态钨合金,ZrO₂颗粒在基体上弥散分布,颗粒尺寸¹.2μm。氧化锆在烧结过程中发生m-ZrO₂→c-ZrO₂的晶型转变,冷却至常温后,其仍然为立方相。添加稳定剂Y₂O₃可以在常温时将ZrO₂稳定成立方晶型。烧结态钨合金晶粒尺寸约为25.0μm,旋锻使晶粒得到细化,晶粒尺寸为15.0μm。经过高温退火,晶粒发生长大至40.0μm⁸0.0μm。不同状态下钨合金的晶粒尺寸均随着氧化锆掺杂量的增加而减小,这是由于分布于基体晶界处的ZrO₂颗粒能够抑制晶粒向外扩散生长,起到细化晶粒的作用。随着氧化锆掺杂量的增加,钨合金致密度和硬度也在不断提高。这是因为掺杂ZrO₂能够细化晶粒,进而提高其致密度和硬度。经过旋锻加工,烧结态中缺陷可以得到改善,所以其硬度有所上升。经过高温退火后,发生再结晶,导致晶粒不断长大,所以降低了其硬度。随着氧化锆掺杂量的增加,钨合金的抗压强度不断升高。高温退火后,由于晶粒重新长大,抗压强度下降。通过SEM观察ZrO₂掺杂钨合金在室温下均为脆性断裂断口。其断口形状随着氧化锆掺杂量的不同有所改变。分布于晶界处ZrO₂颗粒的在一定程度上阻碍其沿晶断裂,提高了其屈服强度。高温压缩性能测试中,随着温度的不断升高,氧化锆掺杂钨合金棒材和纯钨棒的抗压强度不断减小。在1000℃¹200℃之间,Zr O2掺杂钨合金的抗压强度均高于纯钨棒;温度高于1200℃时,纯钨的抗压强度逐渐高于氧化锆掺杂钨合金。这是因为此温度下,钨基体与氧化锆颗粒的界面结合能力不断弱化,导致钨合金整体压缩性能下降。当在温度一定,高温压缩应变速率不同的情况下,应变速率为1/s时,其真实应力明显高于应变速率为0.01/s和0.005/s下的真实应力。应变速率越高,其抗压强度就越大,材料的塑性变形能力降低。