粉末包套热变形法制备大尺寸钨铜合金

钨铜合金由于自身的诸多优良特性，目前已广泛应用于大容量真空断路器和微电子领域。钨铜在电工材料方面应用主要包括电触头材料和电极材料。钨铜合金板材由于其膨胀系数小、导电导热性好等优点，已经作为一种新型的电子封装材料应用于功率电子器件。

钨与铜不互溶，因此只有通过粉末冶金的方法才能获得这两种金属的复合，但是制取完全致密的粉末材料有很大难度。传统采用熔渗法来制备，它是将钨粉或掺入部分铜粉的混合粉压制成坯块，制备成具有一定密度和强度的多孔钨骨架基体，然后在坯块上放置所需要的铜，当加热到铜熔化后，铜液相填充孔隙，从而获得综合性能较为优良的钨铜材料，但熔渗法的缺点是致密化速度慢，致密化程度低。常规的熔渗烧结和简单的液相烧结难以满足98%相对密度的要求，通过增加成形压力来提高生坯密度，可达到提高最终密度的目的。

近些年，逐渐兴起的粉末包套热变形法可大幅提高钨铜合金的相对密度（＞98%），且有着细小的晶粒组织、高硬度和良好的导电性能。但是，热挤法存在一定的局限性：首先，受挤压工艺的限制，该法很难获得大尺寸的钨铜宽板和薄板；其次，在800~1000℃对钨铜合金进行热变形，由于此时加热温度位于铜熔点（1083℃）以下，铜相仍然处于固态，流动性和填充孔隙性能较差，容易出现偏聚和大孔，影响导电导热性能，同时，在烧结过程中，钨相长大也会大大降低材料的硬度值。所以，粉末包套热变形方法还存在改进的空间，有学者据此进行了方案升级，制备升级内容如下：

按钨粉∶铜粉质量比为30∶70，钨粉直径为1.2μm，铜粉直径50μm，球磨转速150rpm、球磨时间2.5h；在600MPa下将混合粉末模压成400mm×200mm×10mm的钨铜冷压板坯，用包套厚度5mm低碳钢套包钨铜冷压坯，以升温速率30℃/min加热到1100℃，并保温30min，在Φ400×400mm的轧机上多道次热轧制，得到钨铜板材。该钨铜板材致密度达到99.3%，电导率82%IACS，硬度值95HV。

上述方法的原理是将钨铜粉冷压坯包套后不经烧结，在铜熔点附近温度直接热变形，利用高温变形过程中铜相温度接近或超过自身熔点产生的瞬时液相化效果，大幅提高铜相的流动性和对孔隙的填充性能。这种方案为高性能大尺寸钨铜板材的制备提供了一种低成本可规模化的生产工艺，在超过铜熔点的温度下轧制，通过轧制压力下液相铜的快速流动，充分填充孔隙，并形成完整的导电铜网络，可获得接近全致密且具有高硬度和良好导电导热性能的钨铜合金板材。

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