鎢銅合金材料的發(fā)展與應用

鎢銅合金是一種由體心立方結構的鎢顆粒和面心立方結構的銅粘結相組成的既不互相固溶也不形成金屬間化合物的一種復合材料，通常被稱為偽合金或假合金。因此，它既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹系數(shù)等特性，同時又具有銅的高塑性、良好的導電和導熱性等特性，這些特有的綜合性能使鎢銅合金得到廣泛的應用。     鎢銅合金從20世紀30年代研制成功以來，在一個較長時間主要用作各類高壓電器開關的電觸頭。由于它具有高的耐電壓強度和低的電燒蝕性能，從而成為推動高壓電器開關不斷提高使用的電壓等級和功率的關鍵材料。     到了20世紀60年代前后，鎢銅合金又逐步開始用作電阻焊接、電加工的電極和航天技術中接觸高溫燃氣的高溫零部件。在1990年代后，隨著大規(guī)模集成電路和大功率電子器件的發(fā)展，鎢銅合金作為升級換代的產品開始大規(guī)模地用作電子封裝和熱沉積材料。同時，鎢銅合金還成功地應     鎢銅合金材料的制備工藝    鎢銅合金的一端為高鎢低銅，而另一端則是高銅低鎢，中間為呈梯度變化的過渡層，這樣制成的梯度材料具有極為特異的功能和良好的應用前景。同時，國內外對梯度材料成形進行了大量的研究    目前已經(jīng)提出多種方法，一類是制備間斷的梯度層，如傳統(tǒng)的干粉層疊法，另一類是制備連續(xù)的梯度層，如注漿成形、沉降成形、離心成形等。此外，一些新的工藝方法也已經(jīng)用于鎢銅合金梯度功能材料的制備。     鎢銅合金的應用 一、電觸頭和電加工    目前，鎢銅合金的主要用途仍然是電觸頭，特別是高壓及超高壓開關電器的觸頭，但隨著開關電器向更高電壓、更大容量發(fā)展，對鎢銅材料的技術要求也不斷提高，從而需要開發(fā)新的鎢銅合金和新的制取工藝。真空開關電器的出現(xiàn)，促進了真空用鎢銅合金開發(fā)和應用，已成為鎢銅材料重要的應用新領域。這類電器要求真空下使用，品種規(guī)格多，使用條件也不相同    因此，除了要求符合真空條件外，還需開發(fā)適合不同用途的鎢銅類合金。各種先進的電加工技術的發(fā)展，成為高耐熱、高導電導熱和抗電弧燒結的鎢銅材料的另一個重要應用領域。這就要求鎢銅材料的組織盡可能均勻致密、而且性能穩(wěn)定，同時要滿足多品種、多規(guī)格產品需求，以用于不同條件和各種形狀工件的加工。 二、微電子技術應用    近年來，由于鎢銅合金優(yōu)異的熱、電性能、在大規(guī)模集成電路和大功率微波器件中應用鎢銅材料作為基片、嵌塊、連接件和散熱元件得到迅速發(fā)展。它的高導熱及耐熱性大大提高了微電子器件的使用功率，使器件小型化；它適宜的熱膨脹系數(shù)可以與微電子器件中硅片、砷化鎵等半導體材料及管用陶瓷材料很好匹配連結，避免熱應力所引起的熱疲勞破壞。 三、高溫用鎢銅合金    從上20世紀60年代起，美國已開始將鎢銅合金用于火箭、導彈的噴管喉襯、燃氣舵、鼻錐等高溫下應用的部件。其應用的原理是當燃氣的溫度接近甚至超過合金的熔點時（3000℃），由于銅在1083℃時熔化，在2580℃（0.1MPa）蒸發(fā)而吸收大量熱量，并為鎢骨架提供良好的冷卻效果，保證了部件的正常工作，從而使材料能承受一般材料無法承受的高溫。因而高溫鎢銅合金在冶金、航天和軍事工業(yè)中的應用會不斷地增長。 四、軍用鎢銅合金    根據(jù)侵徹流體動力學理論，藥型罩形成更長而且穩(wěn)定的射流要求藥型罩材料具備高密度、高聲速、良好的導熱性、高動態(tài)斷裂延伸率等性能，利用鎢銅材料高密度和高動態(tài)性能，可大大提高破甲彈的破甲威力。美國、法國、以色列等對W-CU藥型罩材料研究結果表明，在3倍口徑炸高的條件下，其破甲深度可以比純銅藥型罩提高30%左右。此外，由于鎢銅合金的耐熱性、高導電性和抗電弧、抗摩擦等優(yōu)異性能，有可能成為正在發(fā)展的電磁炮的導軌材料

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