小身材更精悍 钨铜之超细晶钨粉控

纯钨及钨基高比重合金材料具有高熔点、高密度、高强度、 高硬度和高耐磨性的优点，此外，它的热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好以及导电导热性能好，因此在尖端科学领域、国防工业和民用工业中都已得到了非常广泛的应用。如用作陀螺转子及飞机上的配重和减震材料，在军工中用作穿甲弹和子母弹等，在医疗行业中用作防X射线屏蔽材料，在民用工业中用作手机上的高比重合金振子电极材料等。

钨铜复合材料是由W、Cu为主组成的两相结构假合金，具有优良的热导率和可设计的膨胀系数，作为CPU、IC、固态微波管等微电子封装的热沉基片，可以实现与半导体硅、砷化镓、氧化铝和氧化铍的良好匹配封接，起到支承和散热的作用。另外钨铜复合材料具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度、高硬度等特点，广泛用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料。钨铜复合材料在军事上已被用作军工用发汗材料，其它一些新的用途也正在研究发展，如电磁炮的导轨材料，它应用钨铜材料的耐热性、高导电性和抗电弧、抗摩擦等性能。

综上所述，随着应用领域的扩大，对钨基材料的质量和性能提出了更高的要求，包括高密度、高结构均匀性和高的热、电性能等。为了达到高地力学性能，采用超细和微晶难熔钨合金材料越来越成为难熔钨基合金及其复合材料的发展趋势。但是由于超细晶粒(特别是纳米级晶粒)活性大，在烧结中迅速长大，若不加以控制，很难获得超细晶的材料。

由此可知，钨铜合金的性能如何，归根结底还是如何控制超细钨粉结晶长大，为了达成这一目标，有学者提出了一种晶粒度可控的钨基离比重合金 (如W-Ni-Cu，W-Ti-Cu等)和钨铜复合材料的制备方法。通过强化钨基材料超细晶钨粉的烧结和缩短 钨基材料的烧结时间，避免在烧结过程中可能发生的晶粒长大现象，其主要过程如下：

a、原料的准备：选择粒度＜10μm的钨粉，当钨粉粒度小于1μm时，需要对其预先进行造粒，以提高其成型性能；对于钨基高比重合金需要将钨粉与合金元素(加入量0.1％～5％，为重量比)进行机械混合；所述的合金元素为Cu，Ni，Zr，Ti中 的一种或两种；对于钨铜复合材料需要将钨粉与铜粉(加入量10％～90％，为体积比) 进行机械混合；

b、生坯的成型：将上述处理的钨粉或混合粉进行模压成型，成型压力为30- -100MPa；或冷等静压成型，成型压力为100-300MPa；

c、生坯的烧结：将成型好的生坯置于一叶腊石模具中，放入压机中；首先对样品施加1-10GPa的压力，压力是双向加压或六面加压；然后对样品两端施加10-25kW 的交流电进行烧结，通电时间为30秒-3分钟，通电烧结后，继续保压0.5-3分钟； 烧结体经研磨抛光，相对密度为96-99％。

工艺采用超高压力下通电烧结的方法制备晶粒度可控的钨基块体材料和钨铜复合材料，施加超高压力以强化钨基材料的烧结和缩短钨基材料的烧结时间，避免在烧结过程中可能发生的晶粒长大现象。施加高交流电使钨坯体通过自身电阻加热获得需要的烧结温度。钨铜复合材料在烧结过程中，铜不会发生明显的熔融流失，能够保持最初的成分含量。制备得到的超细晶粒钨基块体材料及钨铜复合材料有较好的力学性能和抗热冲击性，适于电子封装材料，热沉积材料，电触头材料以及耐高温等离子体冲刷部件，如核聚变装置中的偏滤器材料等。

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