钨铜电极烧结机理与致密度的关系

钨铜合金以其良好的导电导热性和较高的密度和强度，在电极以及电子封装材料等领域有着较为广泛的运用。其被称作两相结构的假合金，由于两种金属（钨和铜）之间存在较大的理化性质的差异，因此不能采用一般的熔铸法进行生产，一般采用粉末冶金的生产工艺（Powder Metallurgy, PM）。选用精细且纯度较高的钨粉和铜粉，一般的工艺流程为：制粉→混合→压制成型→烧结工艺→熔渗工艺→冷加工。本文的研究重点在于分析钨铜材料的烧结机理与其致密度的关系。传统的烧结理论一般认为一个体系要想通过液相烧结的方法得到较高致密度，其应具备良好的润湿性以及固相在液相中有一定的溶解度和适当的液相数量。根据钨铜在烧结过程中关系可绘制出如下钨铜W-Cu二元相图：

从图中我们不难看出钨铜W-Cu体系属于完全不互溶的体系，并且有其他研究表明在普通条件下的铜液对钨骨架的润湿性并不好。而在近些年来，有越来越多的研究学者发现纳米复合结构的钨铜粉体具有更好的烧结性能。经过实验分析，这是由于纳米钨铜复合粉体的致密化过程虽然不会溶解偏析结构，但是钨铜合金在固相状态下依然发生了致密化过程，有学者认为这与单元固相烧结加液相颗粒重排作用有关。（单元系固相烧结过程除发生粉末颗粒间粘结、致密化和纯金属的组织变化外，不存在组织间的溶解，也不出现新的组成物或新相。又称为粉末单相烧结。）接下来，我们将通过钨铜压坯模型来表现固相阶段粉体变化的具体情况，从而更为形象地对钨铜电极烧结机理与致密度的关系进行分析。

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