小身材更精悍 鎢銅之超細晶鎢粉控

純鎢及鎢基高比重合金材料具有高熔點、高密度、高強度、 高硬度和高耐磨性的優點，此外，它的熱膨脹係數小、抗蝕性和抗氧化性能好以及導電導熱性能好，因此在尖端科學領域、國防工業和民用工業中都已得到了非常廣泛的應用。如用作陀螺轉子及飛機上的配重和減震材料，在軍工中用作穿甲彈和子母彈等，在醫療行業中用作防X射線遮罩材料，在民用工業中用作手機上的高比重合金振子電極材料等。

鎢銅複合材料是由W、Cu為主組成的兩相結構假合金，具有優良的熱導率和可設計的膨脹係數，作為CPU、IC、固態微波管等微電子封裝的熱沉基片，可以實現與半導體矽、砷化鎵、氧化鋁和氧化鈹的良好匹配封接，起到支承和散熱的作用。另外鎢銅複合材料具有良好的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性和高強度、高硬度等特點，廣泛用作電觸頭材料，電阻焊、電火花加工和等離子電極材料。鎢銅複合材料在軍事上已被用作軍工用發汗材料，其它一些新的用途也正在研究發展，如電磁炮的導軌材料，它應用鎢銅材料的耐熱性、高導電性和抗電弧、抗摩擦等性能。

綜上所述，隨著應用領域的擴大，對鎢基材料的品質和性能提出了更高的要求，包括高密度、高結構均勻性和高的熱、電性能等。為了達到高地力學性能，採用超細和微晶難熔鎢合金材料越來越成為難熔鎢基合金及其複合材料的發展趨勢。但是由於超細晶粒(特別是納米級晶粒)活性大，在燒結中迅速長大，若不加以控制，很難獲得超細晶的材料。

由此可知，鎢銅合金的性能如何，歸根結底還是如何控制超細鎢粉結晶長大，為了達成這一目標，有學者提出了一種晶粒度可控的鎢基離比重合金 (如W-Ni-Cu，W-Ti-Cu等)和鎢銅複合材料的製備方法。通過強化鎢基材料超細晶鎢粉的燒結和縮短 鎢基材料的燒結時間，避免在燒結過程中可能發生的晶粒長大現象，其主要過程如下：

a、原料的準備：選擇細微性＜10μm的鎢粉，當鎢粉細微性小於1μm時，需要對其預先進行造粒，以提高其成型性能；對於鎢基高比重合金需要將鎢粉與合金元素(加入量0.1％～5％，為重量比)進行機械混合；所述的合金元素為Cu，Ni，Zr，Ti中 的一種或兩種；對於鎢銅複合材料需要將鎢粉與銅粉(加入量10％～90％，為體積比) 進行機械混合；

b、生坯的成型：將上述處理的鎢粉或混合粉進行模壓成型，成型壓力為30- -100MPa；或冷等靜壓成型，成型壓力為100-300MPa；

c、生坯的燒結：將成型好的生坯置於一葉臘石模具中，放入壓機中；首先對樣品施加1-10GPa的壓力，壓力是雙向加壓或六面加壓；然後對樣品兩端施加10-25kW 的交流電進行燒結，通電時間為30秒-3分鐘，通電燒結後，繼續保壓0.5-3分鐘； 燒結體經研磨拋光，相對密度為96-99％。

工藝採用超高壓力下通電燒結的方法製備晶粒度可控的鎢基塊體材料和鎢銅複合材料，施加超高壓力以強化鎢基材料的燒結和縮短鎢基材料的燒結時間，避免在燒結過程中可能發生的晶粒長大現象。施加高交流電使鎢坯體通過自身電阻加熱獲得需要的燒結溫度。鎢銅複合材料在燒結過程中，銅不會發生明顯的熔融流失，能夠保持最初的成分含量。製備得到的超細晶粒鎢基塊體材料及鎢銅複合材料有較好的力學性能和抗熱衝擊性，適於電子封裝材料，熱沉積材料，電觸頭材料以及耐高溫等離子體沖刷部件，如核聚變裝置中的偏濾器材料等。

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