鎢銅合金牌號(hào)的性能要求
鎢銅合金牌號(hào)的性能要求:如下圖:

鎢銅合金復(fù)合材料應(yīng)用十分廣泛,其中主要集中在以下幾個(gè)方面:
1)電觸頭材料
電觸頭材料亦稱觸點(diǎn)或接點(diǎn),是高、低壓電器的關(guān)鍵元件,擔(dān)負(fù)著接通和分?jǐn)嚯娏鞯淖饔茫苯佑绊懼_關(guān)、電器的可靠性和使用壽命。鎢銅合金觸頭在燃弧過程中,表層低熔點(diǎn)的銅首先熔化,由于毛細(xì)管作用被吸附在鎢骨架毛細(xì)管孔中,在電弧高溫作用下蒸發(fā)并帶走大量熱量,使鎢骨架冷卻,從而使觸頭具有良好的開斷性能。鎢骨架由于熔點(diǎn)很高,在電弧中的燒蝕極小,即使局部溫度過高也不會(huì)發(fā)生熔焊,從而保證了開關(guān)性能的穩(wěn)定性、可靠性和長壽命。而且鎢含量越高,抗燒損的性能越好,但電導(dǎo)率低,具體的使用要進(jìn)行具體的選擇。目前,電觸頭用鎢銅材料除了常規(guī)的高壓電器開關(guān)外,其主要的發(fā)展是:一是超高壓用的鎢銅電觸頭,即由50萬伏為主向75萬伏甚至200萬伏以上發(fā)展;二是中等電壓用的真空鎢銅材料。
2)電極材料
鎢銅合金可作為電阻焊電極、電火花加工電極、等離子電極等電極材料。作為電火花加工電極,目前己成為鎢銅復(fù)合材料的主要應(yīng)用之一。在電火花加工的過程中,電極材料的作用是輸送加工脈沖,并以自身最小的損耗去蝕除工件。鎢銅材料具有加工速度快、加工質(zhì)量高、電極材料損耗小等優(yōu)點(diǎn),因此,對于高轉(zhuǎn)速工模具及難加工材料的精加工等有明顯優(yōu)勢。
3)高溫材料
鎢銅合金材料在高溫(3100℃或者更高)使用時(shí),其兩相組織中所含有的銅將發(fā)生汽化而吸收大量的熱量,從而顯著降低鎢銅器件表面的溫度,保證了鎢銅材料在高溫下的應(yīng)用。因此,鎢銅材料的一個(gè)重要的用途是作為火箭、導(dǎo)彈等高溫高速氣流燒蝕、沖刷的高溫器件,如燃?xì)舛?、噴管、喉襯、鼻錐等。另外,還可以用作坦克穿甲彈的藥型罩、增程炮的尾噴管、電磁炮的軌道材料。
4)電子封裝及熱沉材料
近年來,隨著微電子信息技術(shù)的發(fā)展,對電子封裝材料的要求越來越高。由于鎢銅合金的熱膨脹系數(shù)同硅片、BeO、GaAs等材料的熱膨脹系數(shù)非常接近,熱傳導(dǎo)系數(shù)高,并且可通過調(diào)整鎢銅含量調(diào)整上述兩個(gè)系數(shù),所以鎢銅熱沉成為在特殊領(lǐng)域電子元件的理想封裝材料,作為基片、連接件和散熱組件廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中央處理系統(tǒng)、大規(guī)模集成電路和大功率微波器件中。
5)其他材料
根據(jù)鎢銅合金復(fù)合材料等各項(xiàng)特性,各種新的可能應(yīng)用還在不斷的研究和開發(fā):如它可以作為重載荷滑動(dòng)摩擦軸套的加強(qiáng)筋;用作高速旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)的固體密封件;各種儀器儀表中要求無磁、低膨脹、高彈性模量、防輻射屏蔽等特殊要求的零部件;正在發(fā)展中的實(shí)驗(yàn)聚合反應(yīng)堆;正在研究當(dāng)中的可以承受和傳遞大熱流的裝置材料。另外,在激光器、通訊設(shè)備、辦公設(shè)備以及體育和運(yùn)動(dòng)器件(如作為高爾夫球的配重塊)也都可以找到鎢銅復(fù)合材料的應(yīng)用。
鎢銅合金生產(chǎn)工藝比較
傳統(tǒng)的鎢銅合金的制備一般采用銅滲和液相燒結(jié)方法,但是由于鎢銅互不相溶其燒結(jié)性能較差,難以實(shí)現(xiàn)完全的燒結(jié)致密化,難以形成均勻化的微觀結(jié)構(gòu),難以靈活地調(diào)整鎢銅復(fù)合材料的成分。盡管采用超細(xì)銅彌散分布的粉末,能較大地改善鎢銅合金的燒結(jié)性能,獲得較理想的材料;添加Ni、Co、Fe、Pd等元素,活化燒結(jié)也能取得較好的效果(該法對電導(dǎo)、熱導(dǎo)均有負(fù)面影響)。但探索新的制備技術(shù)以獲得組織和微結(jié)構(gòu)更加合理,性能更為優(yōu)異的新型鎢銅合金仍是鎢銅合金開發(fā)研究中一個(gè)十分重要的課題。鎢的熔點(diǎn)很高,因此制備鎢銅合金只能采用粉末冶金方法制備,大致如下:
1、熔浸法
熔浸法是先制備一定密度、強(qiáng)度的多孔基體骨架,再滲以熔點(diǎn)較低的金屬,填充骨架的方法。其機(jī)理主要是在金屬液潤濕多孔基體時(shí),在毛細(xì)管力作碩士學(xué)位論文第一章文獻(xiàn)評(píng)述用下,金屬液沿顆粒間隙流動(dòng)填充多孔骨架孔隙,獲得綜合性能優(yōu)良的材料,其優(yōu)點(diǎn)是致密度高,燒結(jié)性能好,熱導(dǎo)和電導(dǎo)性能好;缺點(diǎn)是熔浸后需要進(jìn)行機(jī)加工去除多余的金屬銅,增加了機(jī)加工費(fèi)用,降低了成品率。但熔浸法仍是目前制備鎢銅合金中應(yīng)用最為廣泛的方法〔9一’。]。由于鎢的熔點(diǎn)高,在一般高溫 (<1700℃)下燒結(jié)收縮小,難以致密化,又因鎢粉本身硬度高,成形性差,靠模壓難以達(dá)到高鎢含量所需要的骨架密度,因此用熔浸法制備鎢銅合金的關(guān)鍵技術(shù)就是獲得致密的鎢骨架。隨著粉末增塑近凈成形技術(shù)的發(fā)展和零部件形狀復(fù)雜程度的提高,鎢骨架的制備己由單一傳統(tǒng)粉末冶金模壓成形向擠壓成形和注射成形方向發(fā)展,主要有:高溫?zé)Y(jié)、擠壓成形和注射成形。
2、高溫液相燒結(jié)法
由于W、Cu的熔點(diǎn)相差很大,可以采用高溫液相燒結(jié)法制備鎢銅合金,通過在銅熔點(diǎn)以上的高溫液相燒結(jié)使其致密化。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工序簡單易控,缺點(diǎn)是燒結(jié)溫度高、燒結(jié)時(shí)間長、燒結(jié)性能差,燒結(jié)密度低(只為理論密度的90%-95%),不能滿足使用要求。為了提高其密度,在液相燒結(jié)之后需增加后處理工序:復(fù)壓、熱壓、熱鍛等。但這樣增加了工藝的復(fù)雜性,使其應(yīng)用受到限制。A.K.Bhalla等人采用爆炸壓實(shí)法制備的鎢銅合金有較好高溫液相燒結(jié)效果。采用以上幾種方法所制備的材料性能比較見表1-1。
3、活化液相燒結(jié)法
由于高溫液相燒結(jié)法不能獲得接近理論密度的鎢銅合金,采用燒結(jié)后處理則增加工藝復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本。而通過加入活化元素來提高燒結(jié)活性的活化碩士學(xué)位論文第一章文獻(xiàn)評(píng)述液相燒結(jié)法不僅降低了燒結(jié)溫度,縮短了燒結(jié)時(shí)間,而且使得燒結(jié)密度大大提高。J.L.Jolinson和R.M.German等人研究了過渡族元素Pd、Ni、Co、Fe的活化效果。研究結(jié)果表明CO、Fe的活化效果最好,能明顯提高鎢銅合金的致密度,當(dāng)CO含量為0.35%時(shí),在1300℃燒結(jié)lh后的燒結(jié)性能很好;Ni、Pd的活化效果不明顯,比其在純w粉中的效果差,究其原因是因?yàn)镹i、Pd與Cu可以形成無限固溶體,起不到活化效果,而CO、Fe和Cu只形成有限固溶體,在燒結(jié)過程中形成的第二相在晶界中析出,形成金屬間化合物,促使鎢的致密化?;罨合酂Y(jié)可以獲得較高的相對密度、硬度、斷裂強(qiáng)度等,但是活化劑的加入影響高導(dǎo)電相Cu的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能,顯著降低了該復(fù)合材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,這對導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能要求高的微電子材料來說是不利的,因此制備的材料只適用于制備導(dǎo)電、導(dǎo)熱性要求不高的場合。
4、纖維替代粒子法
用具有一定方向性的纖維替代難熔金屬粉末顆粒(如鎢粉)所制做的復(fù)合材料不僅導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能高,且能控制難熔金屬在高溫下的氧化飛濺,具有較高的耐蝕性。
5、電弧熔煉法
電弧熔煉法是先用傳統(tǒng)粉末冶金法(混粉一壓制一燒結(jié))將所要求的合金做成電極,再在自耗電弧爐內(nèi)進(jìn)行熔化,從而制得晶粒細(xì)小、密度偏析小、致密度高以及抗蝕性好的鎢銅合金。
6、固定結(jié)構(gòu)法
對于鎢銅合金,在探索其不同生產(chǎn)工藝的同時(shí),也從改變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,試圖向形成固定結(jié)構(gòu)的技術(shù)方向發(fā)展。即根據(jù)不同的服役條件,設(shè)計(jì)成專用的元器件,從而保證質(zhì)量和使用要求。如當(dāng)前使用的中空型電觸頭,由于觸頭體存在一空心區(qū),觸頭在接觸電弧時(shí),散熱快、燒損小、壽命較長。
鎢銅合金作為一種常用的金屬復(fù)合材料,它的用途以及性能優(yōu)勢都是非常讓人們認(rèn)可的,同時(shí)由于這種產(chǎn)品的使用范圍及其廣泛,人們都對它的生產(chǎn)制作工藝產(chǎn)生了很大的興趣。所以今天小編就帶著大家的這個(gè)疑問,一起來探究一下這個(gè)問題的根源吧。將鎢銅合金產(chǎn)品的制作工藝發(fā)掘出來,可能大家都知道鎢銅合金是由鎢和銅這兩種材料制造而成的。
因?yàn)殒u和銅這兩種產(chǎn)品的差異是很大的,所以不能夠采用熔鑄法進(jìn)行生產(chǎn)加工,要采用粉末合金的技術(shù)才可以。這種技術(shù)的好處就是有著非常好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性能,在較高的溫度下,該技術(shù)方法能夠大量的吸收熱量,降低制作材料的表面溫度。鎢銅合金經(jīng)過粉末合金技術(shù)的壓制成型之后,還要提高鎢和銅的致密度,這個(gè)過程其實(shí)是很復(fù)雜的,同時(shí)也非常注重生產(chǎn)效率,很難進(jìn)行批量的生產(chǎn)。
在制造鎢銅合金的過程中一定要耐心,只有在制造的過程中保持一個(gè)認(rèn)真仔細(xì)的態(tài)度,才能夠生產(chǎn)出有質(zhì)量安全保證的鎢銅合金產(chǎn)品,只有質(zhì)量有保證了那么肯定銷量就會(huì)上升的。