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钨铜合金材料的发展与应用

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2020-06-11   点击量:430

钨铜合金材料的发展发展史

        钨铜合金是一种由体心立方结构的钨颗粒和面心立方结构的铜粘结相组成的既不互相固溶也不形成金属间化合物的一种复合材料,通常被称为伪合金或假合金。因此,它既具有钨的高强度、高硬度、低膨胀系数等特性,同时又具有铜的高塑性、良好的导电和导热性等特性,这些特有的综合性能使钨铜合金得到广泛的应用。

        钨铜合金从20世纪30年代研制成功以来,在一个较长时间主要用作各类高压电器开关的电触头。由于它具有高的耐电压强度和低的电烧蚀性能,从而成为推动高压电器开关不断提高使用的电压等级和功率的关键材料。

        到了20世纪60年代前后,钨铜合金又逐步开始用作电阻焊接、电加工的电极和航天技术中接触高温燃气的高温零部件。在1990年代后,随着大规模集成电路和大功率电子器件的发展,钨铜合金作为升级换代的产品开始大规模地用作电子封装和热沉积材料。同时,钨铜合金还成功地应

        

钨铜合金材料的制备工艺

       钨铜合金的一端为高钨低铜,而另一端则是高铜低钨,中间为呈梯度变化的过渡层,这样制成的梯度材料具有极为特异的功能和良好的应用前景。同时,国内外对梯度材料成形进行了大量的研究

       目前已经提出多种方法,一类是制备间断的梯度层,如传统的干粉层叠法,另一类是制备连续的梯度层,如注浆成形、沉降成形、离心成形等。此外,一些新的工艺方法也已经用于钨铜合金梯度功能材料的制备。

       

钨铜合金的应用

一、电触头和电加工

      目前,钨铜合金的主要用途仍然是电触头,特别是高压及超高压开关电器的触头,但随着开关电器向更高电压、更大容量发展,对钨铜材料的技术要求也不断提高,从而需要开发新的钨铜合金和新的制取工艺。真空开关电器的出现,促进了真空用钨铜合金开发和应用,已成为钨铜材料重要的应用新领域。这类电器要求真空下使用,品种规格多,使用条件也不相同

      因此,除了要求符合真空条件外,还需开发适合不同用途的钨铜类合金。各种先进的电加工技术的发展,成为高耐热、高导电导热和抗电弧烧结的钨铜材料的另一个重要应用领域。这就要求钨铜材料的组织尽可能均匀致密、而且性能稳定,同时要满足多品种、多规格产品需求,以用于不同条件和各种形状工件的加工。

二、微电子技术应用

      近年来,由于钨铜合金优异的热、电性能、在大规模集成电路和大功率微波器件中应用钨铜材料作为基片、嵌块、连接件和散热元件得到迅速发展。它的高导热及耐热性大大提高了微电子器件的使用功率,使器件小型化;它适宜的热膨胀系数可以与微电子器件中硅片、砷化镓等半导体材料及管用陶瓷材料很好匹配连结,避免热应力所引起的热疲劳破坏。

三、高温用钨铜合金

       从上20世纪60年代起,美国已开始将钨铜合金用于火箭、导弹的喷管喉衬、燃气舵、鼻锥等高温下应用的部件。其应用的原理是当燃气的温度接近甚至超过合金的熔点时(3000℃),由于铜在1083℃时熔化,在2580℃(0.1MPa)蒸发而吸收大量热量,并为钨骨架提供良好的冷却效果,保证了部件的正常工作,从而使材料能承受一般材料无法承受的高温。因而高温钨铜合金在冶金、航天和军事工业中的应用会不断地增长。

四、军用钨铜合金

       根据侵彻流体动力学理论,药型罩形成更长而且稳定的射流要求药型罩材料具备高密度、高声速、良好的导热性、高动态断裂延伸率等性能,利用钨铜材料高密度和高动态性能,可大大提高破甲弹的破甲威力。美国、法国、以色列等对W-CU药型罩材料研究结果表明,在3倍口径炸高的条件下,其破甲深度可以比纯铜药型罩提高30%左右。此外,由于钨铜合金的耐热性、高导电性和抗电弧、抗摩擦等优异性能,有可能成为正在发展的电磁炮的导轨材料

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