钨铜触头又被称为钨铜电触头或钨铜触点，其是由钨和铜两种既不互相固溶又不形成金属间化合物的两相假合金。也正因为此，它不但具有钨高硬度、高强度、高熔点、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性，还保持了铜优异的导电导热性能以及良好的可塑性，在一些高压开关、断路器、仪表元器件等方面起着重要作用。目前来说，制备钨铜触头的主要采用的是粉末冶金技术（Powder Metallurgy，PM），而相应所采用对其各项性能检测的方法，如密度检测、硬度检测、抗压或抗弯强度检测、显微组织结构等，都会对钨铜产品的完整性产生一定的破坏，导致其工作失效。并且这些测试的手段对于大批量的产品也只能做到一定比例的抽检，难以具备一定的代表性。若有因漏检而出现的不合格钨铜触头被运用在实际生产中就很可能埋下安全隐患，不管是对生产还是对人身安全都是极为不利的。

因此，相关研究人员利用无损检测技术来测定和评价钨铜相关产品的力学性能。超声波无损检测也被称为超声波探伤，其是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。超声波无损检测相比于其他检测手段有着许多优点，如超声波的穿透能力强，传输损失小，探测深度可达几米；灵敏度很高，能够发现与直径0.1-1mm的空气系反射能力相当的反射体；定位准确、对形状以及大小的呈现也较为精确；操作方便，且适用于绝大多数的材料；整个检测过程不会造成环境污染，对人体也完全无损害。

接下来我们主要介绍超声无损检测利用脉冲反射原理对粉末冶金制品中的孔隙缺陷如何进行测量，再通过对断口形貌以及金相观察来进一步分析检测结果和粉末冶金制品缺陷以及相关性能间的关系。通常采用的超声检测仪及配套直探头可根据缺陷波的位置确定缺陷的埋藏深度，根据缺陷波的幅度可估算出缺陷当量的大小。采用NaCl作为造孔剂与钨粉和铜粉混合，通过粉末冶金的方法制得具有不同孔隙率的钨铜触头。通过金相组织照片可以看出，随着造孔剂量的增多，孔隙所占的体积也成比例增加，孔隙率较低则组织相对致密，孔隙率较高则组织相对疏松。再依据不同孔隙率所产生的缺陷波的波峰强度和波的宽度不同进行分析。孔隙较为细小均匀，数量较少的试样，孔隙尺寸小于超声波的波长，不能形成散射，此时杂波信号只受基体材料本身的影响，这时超声波的散射较弱，波形较为平滑；而反过来，孔隙粗大、孔隙率较高会形成强烈的散射信号，波形也会显得尖锐。另外，随着开孔率的增加，缺陷波的峰值也会明显减小。这是由于开孔率的增加对超声波的吸收作用也随之增强，声波遇到缺陷所反射回来的声波强度必然减小，峰值也随之减小。试样的声速和开孔率及硬度之间还存在一定的对应关系。随着声速减小，开孔率增大，密度减小，硬度降低。这是由于孔隙的增加对超声波吸收作用增强，从而声速下降。而孔隙的增加还会影响材料的强塑性。但是不同材料的弹性模量是不同的，需要分别绘制关系曲线。总的来说，超声波无损检测散射波的波形能够在一定程度上反映钨铜触头以及其他粉末冶金制品中孔隙的数量和状态。散射波较为平滑，无明显起伏时，说明材料的孔隙度较小，有可能小于超声波波长；散射波信号杂乱且有明显起伏时，说明材料的孔隙缺陷较多。此外，超声无损检测中的声速和材料中的孔隙率存在一定的线性关系。声速的减小代表了材料孔隙的增大，与此同时也能客观反映出材料的其他综合性能。

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在20世纪初，由美国研制出的一种高温抗下垂钨丝，在经过许多的试验后，发现这种钨丝的抗下垂性能是得益于少量的硅，铝，钾氧化物在还原前掺入氧化钨中造成的。其中，有研究者提出了“气泡说”。“气泡说”认为掺杂剂在第一次还原过程中很容易会有掺杂效应的产生，并且在垂熔过程中形成掺杂泡。而这些泡在后续加工的时候会被拉伸，退火。然后就会形成了成串排列的细小的孔，但是这些孔会有可能对第二次再结晶过程中的钨丝晶界的横向运动产生影响，甚至会阻碍它的运动，最终导致使钨丝形成特别的再结晶晶粒结构，这样就会具备高温抗下垂的性能。

通过试验的初步计算可以得出结论是钨条中的钾含量只要有一点点的增加就是造成其有效导电横截面积的明显缩小。因为残留的钾在垂熔过程中会蒸发变成气态，然后产生大量的掺杂泡，最终导致其有效导电横截面积的减少。当钾含量在低于70ppm的情况下，掺杂气泡的密度的变化更明显，它会随着钾含量的减少而迅速降低，这样就会降低钨丝的高温抗下垂性能。

钨粉的原始粒度和钨条中的钾含量这两种因素共同作用下会对钨方条熔断电压值有很大的影响。在进行第一次还原的时候，钨粉的粒度会随着还原温度的升高而迅速减小。如果还原温度大于630℃的情况下，粒度的减小速度才会有所下降。热力学的计算表明，在高温情况下的掺杂气泡中的钾可能以双原子气态的形式存在。

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钨条可用于钨丝的制备，迄今为止，大部分工厂还是使用锤熔烧结的方法制备，也就是电流通过坯条本身发热而自烧结的方法。这种方法是在一个通水冷却的钟罩中进行的，但是钟罩里面没有任何可以保温的设备，大量的电能产生的热能都用于水的加热，热水又需要冷却装置进行冷却，这个过程就会消耗掉很多的电能。这种方法的温场梯度比较大，导致同一批钨条的密度，晶粒度和孔隙度不一样，而且，坯条两端的密度非常低，必须将其切除，这样一来就会浪费掉一部分资源。

采用间接加热烧结的方法能一定程度上解决这些弊端，而且还能改善其坯条质量，具有优良的节能效果。1976就已经研制出了中频感应烧结炉，这个设备就能满足间接烧结钨方条所需要的均匀温场的条件。它是采用钨管作为发热体，并且用氧化锆作为保温材料，两者构成一个密封体，电能产生的热量会被这个密封体包围，并且集中在炉中间用来烧结钨方条，且能保持温场均匀。

用这种方法制备的烧结条的横向和纵向的性能可以保持一致，还能具备均匀且细小的金相组织。坯条两端的密度与其余部分并没有很大的区别，所以不需要切除。使用传统的垂熔烧结制备的钨制品不仅要花费很大的成本，而且还要消耗很多的能源，这种工艺不够环保，迟早会被代替。用中频感应炉间接加热制备的钨制品不仅能确保其质量的稳定性，更重要的一点是能节约资源，起到环境保护的作用。

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随着辐射技术在生活中的广泛应用，“辐射防护”一词也逐渐引起人们的关注。辐射防护是一门综合性边缘学科，其主要研究人类如何免受或少受电离辐射的危害，内容包括辐射防护技术、辐射防护标准、辐射剂量学、辐射防护评价以及辐射防护管理等。对环境、从事放射性相关工作的人员、公众及其后代的健康安全进行保护，并促进原子能事业的发展是辐射防护的基本任务。辐射防护的三要素包括距离、时间和屏蔽，换言之，其主要方法是距离防护、屏蔽防护和时间防护。其中，屏蔽防护指的是在射线源和人体之间设置能够有效吸收辐射的屏蔽材料，以减弱射线的强度，从而保护人体免受辐射损伤。钨合金防辐射屏蔽件可以有效屏蔽辐射，因而被广泛用作辐射防护的屏蔽材料。

根据辐射的能量高低和电离物质的能力，其可分为电离辐射和非电离辐射。辐射一词普遍指的是电离辐射。电离辐射具有很高的能量，可电离物质。当其照射到人体时，可引起放射病，使得人体几乎所有器官、系统发生病变，其中最为明显的是神经系统、消化系统和造血器官。长期受辐射的照射，还会使人体产生不适，导致白血病、肿瘤、早衰、眼底病变、生殖系统疾病等各种疾病的产生。电离辐射对人体的损伤分为急性放射损伤和慢性放射损伤。急性放射损伤指的是在短时间内接受一定剂量的照射所引起的疾病，常见于核事故和放射治疗病人；而慢性放射损伤则指的是较长时间内接受分散辐照所引起的疾病，如白细胞减少、造血障碍、皮肤损伤、生育力受损等。

据研究，金属材料的辐射屏蔽性能随着其密度的增高而增大，因为钨合金防辐射屏蔽件具有很高的密度，因此其具有很好的辐射屏蔽性能。在辐射源和人体之间放置钨合金防辐射屏蔽件可以有效吸收辐射，减弱辐射的强度，从而避免其对人体造成危害。另外，与其它传统材料（如铅）相比，钨合金防辐射屏蔽件无毒无害，不会危害人体健康，也不会污染环境，是极其环保友好的屏蔽件材料。

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放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering，SPS）是基于电火花烧结基础上发展起来的一项新型烧结技术。它是等离子烧结中的一类，利用瞬间、间隙放电能并在加压环境中进行烧结。而另一类则是在真空的环境中，利用5000-20000K的等离子火焰加热无加压烧结，被称为热等离子烧结。放电等离子烧结的基本原理是利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温来实现烧结过程，通过瞬间产生的放电等离子被烧结体内部每个颗粒产生均匀的自身发热并使颗粒表面活化。简单来说，SPS技术就是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结，因而在一些文献上也会经常被称为等离子活化烧结或离子辅助烧结技术。脉冲电流产生的等离子体及烧结过程中的加压有利于降低粉末的烧结温度。同时低电压、高电流的特征，能使粉末快速烧结致密。另外，由于升降温的速率快、保温时间短，有效地避免了表面扩散阶段，阻碍了颗粒的长大，大大缩短了生产周期，提高了整体的效率。

通过与传统真空烧结技术的对比，SPS烧结技术所制备的纳米硬质合金晶粒度较细、致密化程度更高、组织更为均匀、没有明显的孔隙缺陷。而真空烧结的样品组织结构疏松、颗粒间留有大量孔隙，晶粒长大的现象较为明显。从致密度上看，真空烧结达到完全致密的烧结温度比放电等离子烧结技术高近300℃，烧结时间也长近6h，且在SPS烧结过程中样品致密化程度并没有发生超过某一最佳烧结温度，致密化程度反而下降的情况。这是由于在SPS烧结过程中并没有出现Co相的挥发，样品致密化一直随着烧结温度的升高而增加。从硬度上看，SPS烧结后的样品洛氏硬度和显微硬度都明显高于传统真空烧结的样品。这是由于真空烧结的热源在样品外部，热传导过程是由外向内的，表面首先达到烧结温度，但是内部的热量还未得到有效的传导，存在一定的孔隙，难以达到完全致密。而SPS烧结过程中，放电等离子的存在使得烧结体内部的每个颗粒自身均匀发热，颗粒表面原子处于活化状态，整个致密化过程一起进行的，没有致密化先后的问题存在。

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