新型溶液燃燒法合成鎢銅納米複合材料—以偏鎢酸銨為原料

鎢銅納米複合材料（W-Cu）結合了銅（ Cu） 的高導電性和導熱性以及鎢（W）的高耐電弧腐蝕性、硬度和低熱膨脹係數，並顯示出優異的性能。由於其獨特的性能，鎢銅複合材料在電子封裝、電接觸、航空航天和其他一些高科技領域得到了潛在的應用。然而，在一些惡劣的工作環境中，如航空航天、微電子製造等，可能會面臨相對密度低和微觀結構不均勻的問題。

為了克服這些問題和缺點，科學家們應用了許多策略。在 W-Cu 粉末中加入 Ni、Fe 等元素作為燒結助劑，是提高燒結密度的常規有效途徑。不幸的是，這些燒結材料可能會大大降低燒結 W-Cu 複合材料的導電性和導熱性。為了提高物理性能，以偏鎢酸銨 (AMT) 為原料合成了鎢銅納米複合材料(W-30wt%Cu)。 W-Cu複合材料的合成過程如下：

首先用偏鎢酸銨(AMT)配製濃度為0.01mol/L的溶液。向溶液中加入0.24mol/L硝酸銨和甘氨酸(摩爾比為1:1.5)。溶液中銅與鎢的質量比 (Cu: W) 固定為 3:7。將上述混合溶液在電爐上在空氣中加熱至250℃進行熱處理。在加熱過程中，溶液中的水蒸發並形成凝膠狀物質。進一步加熱時，所得物質突然膨脹，同時釋放出大量氣體。凝膠溶脹和燃燒的整個過程表明是非爆炸性和自蔓延的放熱反應，時間不到1分鐘。

燃燒產物在高純氫氣中以 200mlmin-1 的流速加熱，得到 W-30Cu 複合粉末，溫度為 700°C。將所得粉末在650MPa的壓力下單軸壓製成Φ20×3mm的生球團礦。然後將生坯在 H2 氣氛中在 1200°C 下燒結 2 小時。

綜上所述，以偏鎢酸銨（AMT）為原料合成了具有優異物理性能的W-Cu納米複合材料。 AMT 和硝酸銅用作金屬離子源。 W-Cu納米複合材料的平均粒徑為70nm，燒結後的W-Cu樣品具有均勻的微觀結構和良好的物理機械性能。相對密度、顯微硬度和熱導率分別達到98.6%、245.6HV和223.55W/(m·k) 。

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