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钨铜合金梯度结构分析

时间:[2019-1-17]

  钨铜合金是由钨和铜两个物理性能差异很大的金属所组成的两相组织材料,其性能随组织的变化而变化。因此,它的一端是高熔点、高硬度的钨或低含铜的钨铜;另一端则是高导热导电和较好塑性的铜或高含铜的钨铜;中间则为组成呈梯度变化的过滤层。

  钨铜合金这种非均匀的复合材料可以把材料各种不同的性能融于一体,具有热应力缓释功能,能充分发挥钨、铜各自的本证特性,有较好的力学性能、抗烧蚀性、抗热震性等综合性能,非常适合作为超高压电触头材料、喷管喉衬,电子束靶等高科技领域中的器件及用作核聚变装置中面向等高字体的偏滤器材料。梯度材料是通过两种或两种以上性质不同的材料连续改变其组成、组织和结构等要素,使其内部界面消失,得到性能呈连续平衡变化的新型非匀质复合材料。

  关于梯度钨铜合金的成形,目前已提出各种方法,但总起来分两类:

  一是间断梯度层,如传统的干粉铺叠成形,各层间总存在成分间断;

  二是连续梯度层,如注浆成形,沉降成形,离心成形等,它是利用自然迁移现象来实现成分连续过渡。梯度钨铜合金的烧结致密化工艺与传统的粉末冶金工艺类似,分为固相烧结,液相烧结和浸渍。

  对钨铜梯度材料可用热压的液相烧结或固相烧结。另外,一些工艺并未分为成形和烧结致密两个阶段,而是采用非烧结工艺完成,如采用粉末冶金熔渗工艺,首先采用粉末冶金方法制取两种成分完全不同的钨铜坯块,把其中热导率大的钨铜坯块嵌入另一块中,由于嵌入的坯块铜含量非常高,热导率也高,而外围的坯块由于较低的铜含量,可保证整个梯度材料的热膨胀系数较低。

   钨铜合金材料具有良好的导电性、抗熔焊性和高强度等优点。但钨、铜之间互不相溶,采用传统的熔渗法和单一的液相烧结法都难得到高致密度的钨铜复合材料。钨铜合金目前在电工材料、电子、军工、航天等领域有着广泛的应用。

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