钨丝增强复合材料中形成的多剪切带

图为王志华等得到的钨丝在不同体积分数下复合材料中形成的多剪切带照片，很好地验证了非晶中的多剪切带不是在所有材料中都均匀分布，而是取决于剪切带的初次滑移距离。

王美玲研究的钨丝增强ZrTiCuNiBeNb非晶基复合材料中，W纤维的体积分数为50%时，材料的宏观塑性变形为3%左右；当W纤维的体积分数增至70%时，塑性变形达到13.5%。

这也说明多剪切带的均匀分布能够显著提高复合材料的塑性。

钨丝增强的非晶基复合材料扭转和撕裂的断面形貌

图为体积分数为50%的钨丝增强的ZrTiCuNiBeNb非晶基复合材料扭转和撕裂的断面形貌。从图中可以看到，复合材料沿纤维的轴向开裂发生在纤维内部，而不是基体与纤维的界面处，界面保持完好，钨纤维的扭曲撕裂不应该受界面控制，而由自身性能所决定。

当复合材料中W纤维的体积分数为70%时，复合材料试样出现塑性材料压缩时典型的鼓状，断裂方式不再受基体控制，材料沿钨纤维轴向劈开。

这几种观点在不同体积分数钨丝对材料的变形影响的总体趋势上的论述是一致的，但仍然存在细微的差别，因此还需不断地深入探索这方面的规律。

钨丝增强非晶合金基复合材料

对于增强体不同体积分数下复合材料的变形行为，国内外研究成果显著，形成了几种不同的观点：

Conner等对钨丝增强Zr41.25Ti13.75 Ni10Cu12.5Be22.5块体非晶合金基复合材料的研究认为，随着钨纤维体积分数的增加，复合材料的断裂方式从由基体控制的剪切断裂向沿钨纤维轴向的纤维扭曲撕裂转变，在中间体积分数的复合材料中出现二者结合的混合断裂方式；

武晓峰等对钨丝增强ZrTiCuBeCo非晶基复合材料进行了研究，认为复合材料压缩试样的失效在钨丝体积分数小于40%时为剪切破坏，在40%~60%之间为钨丝的弯曲、扭转后劈裂，而钨丝体积分数大于60%时，复合材料沿纵向劈裂。

体积分数对钨丝增强Zr基非晶复合材料力学性能的影响

王志华也研究了体积分数对钨丝增强Zr基非晶复合材料力学性能的影响。

复合材料的屈服强度随着钨丝增强体体积分数的增加呈线性增加，线性关系向高端回归。当增强体体积分数为100%时，材料的屈服强度为1509 MPa，接近试验用单根W丝的拉伸屈服强度1485 MPa。

随着钨丝体积分数的增加，材料的压缩强度提高，与单一非晶相比，最大压缩强度可提高25%。当体积分数小于50%时，剪切带随着体积分数的增加而增加，塑性应变增加，最大塑性应变可达24.5%；但当体积分数不小于50%时，剪切带随着体积分数的增加而减少，塑性应变也降低。

钨丝增强非晶复合材料的准静态和动态变形行为

Haein等研究了钨丝增强Zr57Nb5Al10Cu15.4Ni12.6非晶复合材料的准静态和动态变形行为。对于钨丝体积分数为80%的复合材料，其准静态压缩条件下，压缩应变超过16%，较纯块体非晶合金提高了6倍多；武晓峰也认为钨丝增强ZrTiCuBeCo非晶基复合材料在准静态压缩条件下表现出很高的塑性，与纯非晶相比提高了900%；

邱克强等研究了钨丝增强(Zr55Al10Ni5Cu30)98.5Si1.5非晶复合材料。结果表明，在压缩条件下复合材料表现出弹性-完全塑性的应力-应变行为，与未复合的块体非晶合金相比，总应变量提高600%以上。显而易见，加入钨丝增强相，能够显著提高材料的塑性。

渗流铸造工艺制备钨丝增强金属玻璃基复合材料

采用渗流铸造工艺制备钨丝增强ZrTiCuNiBeNb金属玻璃基复合材料,考察了复合材料的界面结构以及界面微区力学性能。结果表明：钨丝增强ZrTiCuNiBeNb金属玻璃基复合材料界面仅由单纯的界面溶解和扩散形成,并未发生界面反应,该界面应属于金属基复合材料的ΙΙ类界面；并且溶解和扩散的存在使界面微区的硬度和弹性模量高于基体,界面结合较强，没有沿界面的裂纹扩展。

又采用同样方法制备了不同Nb含量的钨丝增强Zr基块体非晶复合材料并研究了其界面反应和界面扩散情况，分析了基体合金中的Nb含量对复合材料界面反应和界面扩散的影响。认为对于Zr55Al10Ni5Cu30基复合材料，渗流时，钨丝与液相中的Zr发生界面包晶反应，生成W5Zr3界面相，并使界面位置向液相方向移动。

在Zr55Al10Ni5Cu30合金的基础上添加Nb，发现Nb优先在钨丝界面偏聚，降低了Zr在钨丝界面的偏聚和活度，抑制钨丝与液相中Zr的包晶反应的发生，没有生成W5Zr3界面相，界面处只存在简单的扩散层。同时发现Zr元素在钨丝中的扩散系数降低，此时界面位置向钨丝方向移动。可见，寻找合适的组元对于控制界面反应，增强界面强度，提高复合材料的性能具有十分重要的意义。

钨丝增强块体非晶复合材料的爆炸压实法

钨丝增强块体非晶复合材料的爆炸压实法是利用炸药爆轰产生的能量，以激波的形式作用于粉末，在瞬态、高温、高压下发生烧结的一种材料加工与合成的新技术。在爆炸压实过程中，冲击波加载压力和速率极高，加载时间极短，钨丝与基体粉末相互接触的界面发生挤压、变形和滑动，变形能和摩擦热的沉积，使钨丝表面及基体粉末颗粒表面产生沉能并熔化，二者很好地结合在一起。变形熔化区发生在材料表层，由于颗粒内部仍保持相对较低的温度，可对表层起到低温淬火作用，可有效抑制晶化，从而保持了非晶的优异性能。

钨丝增强块体非晶复合材料的爆炸压实法的优点：一是可获得更大尺寸的复合材料；二是压力大，密度高，可获得大于98%理论密度的复合材料；三是具有快熔快冷性，可以有效抑制晶粒长大和晶化，避免冷却效果不一致而引起的性能不均匀现象，故能制备出更大尺度、高密度、高强度的钨丝增强块体非晶复合材料。同时，爆炸压实法不仅可以用来制备纤维束(如钨丝)增强块体非晶复合材料，而且可以制备颗粒增强块体非晶复合材料。目前国内外对此方法制备钨纤维增强块体非晶合金缺乏研究，可见，是一个非常值得尝试的方向。

钨丝与非晶合金

在众多非晶合金基复合材料中，使用钨丝作为增强相可有效提高其密度和硬度，同时块体非晶合金在钨丝增强作用下，断裂面与最大主应力方向呈45°角，在穿透物体的过程中有很好的自锐性，这些特征使其成为动能穿甲弹用材料的优先选择。美国加利福尼亚理工学院工程材料研究实验室的WL Johnson等人在美国陆军和海军的联合支持下已经开展了这方面的工作，并于1997年对首批研制的钨丝增强锆基大块金属玻璃穿甲弹弹芯进行了测试。

结果表明，该复合材料具有自锐的行为，这非常类似于贫铀弹，但该类弹没有污染。小规模打靶试验表明，其穿透性能比目前广泛使用的钨重合金的穿透能力要强得多，完全可以与贫铀穿甲弹媲美，其穿深/质量比远大于W弹和贫铀弹，目前他们正在进一步完善上述研究工作，使其杀伤威力更大。因此钨丝增强块体非晶合金基复合材料的研究得到国内外的广泛关注。