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什么是钨铜复合材料?

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2021-06-16   点击量:266

      钨铜合金是由钨和铜两相单体均匀混合而成的组织,既不互溶又不形成金属间化合物,是一种典型的假合金。其结合了两种组分金属各自的优异性能,如钨的耐高温、高强度、高密度特性和铜的高导电导热性、高塑性等。不仅如此,钨铜合金的性能还可以通过改变其组成成分的比例而加以调节。钨铜合金所具备的优异性能以及其可调控的特点,使得其在电气、电子、核能以及军事等领域都有着十分广阔的应用前景

钨铜复合材料的制备方法

        钨和铜两种金属材料的物理性能差异很大,互不相容,无法形成固溶体,并且熔点相差巨大,因此要制备出致密均匀、高性能的钨铜复合材料还有许多问题亟待解决,国内外研究人员为其开发制备都做出了巨大努力。目前,钨铜合金的制备方法分为传统制备方法和现代制备方法两大类。其中,传统的制备方法主要有高温液相烧结法、熔渗法、热压烧结以及活化烧结法等。随着新技术新工艺的开发和研究,一些新的现代制备方法也相继出现,如放电等离子体烧结、3D打印、机械合金化等

        

钨铜高温液相烧结工艺

        高温液相烧结是一种常见的钨铜复合材料制备方法,利用物理方法将钨粉和铜粉混合,压制成型,在高温下进行烧结,通常温度高于1400℃,从而获得钨铜复合材料。高温下,铜熔融成液体,可以填充压制成型的空隙,也可以促进钨材料粉末的移动重排,该方法制备的复合材料密度可以达到理论密度的90%~95%。高温液相烧结工艺简单,可用于大批量生产,但生产成本较高,且致密度差,性能质量不高,难以满足使用要求,应用不多。通常可以结合工艺、设备来增加性能,如复压、热锻等。

钨铜熔渗法

       熔渗法是一种应用十分广泛,日益成熟的方法,它是利用钨和铜材料熔点差异的特点和预制备的多孔钨骨架材料,在低于钨的熔点、高于铜的熔点的温度条件下进行烧结。利用毛细管力作用,将熔融态的铜填充到钨材料间隙中,从而制备出高致密的钨铜复合材料。通过熔渗法可以获得致密度高、性能优异的钨铜复合材料。通过设计钨骨架中钨的粒度、颗粒掺杂、烧结温度和添加剂等,可以改善材料性能,甚至得到含量差异的梯度材料,以用于各种用途,但该方法制备工艺较复杂,成本高

钨铜热压烧结

       热压烧结是一种常用的增强烧结性能的方法,它是利用设备烧结材料的同时,对材料施加一定力的作用,从而提高烧结致密性,广泛应用于各种材料的烧结制备。热压烧结可以提高钨铜复合材料烧结性能,通过设计烧结过程中温度、压力、保压时间,可以得到致密度极高复合材料。相比传统制备的商业钨铜复合材料,通过热压烧结法制备了镍涂覆的钨纤维增强的钨铜复合材料,其拉伸强度提高了15.8%,耐电击穿强度提高了65.3%。但该方法设备和磨具复杂,需要气氛保护,综合成本高,不利于大批量生产

       

钨铜活化烧结

       活化法是利用机械合金化、电镀、溶胶凝胶、热化学等方法,对钨铜复合材料的原料粉末进行改性,得到超细纳米粉,从而提高烧结体性能的方法。此外,还可以利用在钨铜中添加活化剂,如镍、钴、银等,提高材料综合性能,但活化剂的加入对热导和电导性有较大损害

钨铜放电等离子体烧结

       放电等离子体烧结是一种先进的高速烧结技术,融合了压力烧结、低压直流脉冲辅助烧结等多种烧结技术,继承了多种烧结方法的优点;与热压烧结类似,放电等离子体烧结在烧结过程中同时进行加压和升温,两者产生协同效应,实现合金的致密化。不仅压力效应和热效应可以促进烧结过程,另外,直流脉冲电流作用下产生的颗粒间放电能激发等离子体,产生的等离子体可以净化金属颗粒表面,提高烧结活性,加速烧结过程中原子间的扩散;另外,颗粒间放电使粉体颗粒产生自发热,实现高速升温,并且还会产生另外一些譬如促进晶粒体扩散、晶界扩散的现象,加速了烧结致密化过程,因此可以在比较低的温度和比较短的时间得到高质量的烧结体。相比其他烧结方式,放电等离子体烧结具有升温速度快,降温速度快,烧结温度低,操作方便等特点


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