熔渗法制备钨铜梯度热沉材料

钨铜复合材料是当下使用范围最广的热沉材料之一，它是由导电性高的铜和难熔金属钨组成，两者即不相互溶解也不形成金属间化合物，因此也被称为假合金。钨铜复合材料在大规模集成电路和大功率微波器件中，用作基片、连接件和散热件等电子封装材料和热沉材料。

钨铜梯度热沉材料是沿厚度方向组成发生变化的钨铜合金，W-Cu 梯度热沉材料设计多采用逆向设计原则，首先确定材料的实际结构和工作条件，根据这些信息，选择过渡组成的性能及微观结构以及制备和评价方法。确定各层成份之后，根据Kern混合法则，可以获得各梯度层的理论密度、体积模量、热导率和热膨胀系数。总体来说，梯度热沉材料制取原理看似容易实则复杂。

熔渗法是制造钨铜复合材料最常用的一种方法。使用熔渗法制造钨铜梯度热沉材料，一般采用分层装入粒度不同的钨粉压制、烧结获得孔隙呈梯度分布的多孔体， 随后用熔渗铜的方法， 获得W-Cu 梯度功能材料。

梯度钨骨架是制备W-Cu梯度功能材料的关键，采用逆向设计原则，确定材料的实际结构和工作条件后，通过选择适量的造孔剂和钨颗粒粒度获得最佳的钨梯度骨架。然后在还原气氛或真空中，在高于铜的溶点50-100℃的温度条件下进行熔渗，在熔渗过程中，依靠毛细管力的作用，使熔融的铜渗入钨骨架。

熔渗法的关键工序在于钨骨架的制备，这其中，钨粉的粒度、压坯的压制均有着左右大局的作用。

溶渗法制造普通热沉材料的理论密度在97%-98%，但梯度热沉材料对 熔渗法的工艺操作更为严格，在实际操作中，有可能在熔渗铜时，铜相分布不均匀，易在钨坯体内部形成闭孔，铜相不能完全填满孔隙，导到制备的材料热导率低，并且用机加工除去多余的渗金属铜，增加了机加工费用，降低了成品率。

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