渗铜用钨骨架制备工艺的研究进展

钨铜复合材料结合了钨的高熔点、高硬度、低膨胀系数和铜的高导电、导热性能,是一种性能十分优良的复合材料。熔渗法是目前制备钨-铜材料中广泛应用的方法,而熔渗法制备钨铜材料的关键是怎样获得一定致密度的钨骨架。目前制备钨骨架常用的方法主要有以下4种：（1）高温烧结;（2）模压成形;（3）挤压成形;（4）注射成形。本文就目前这4种常用钨骨架的制备工艺进行了简要的介绍和评述。     

熔渗法制备W-Yb合金及其性能的研究

稀土元素镱活性极高,极易氧化,且蒸汽压很高,在钨铜、钨银合金的研究基础上对钨镱假合金进行了研究,通过前期对钨粉粒度、实验工艺等的优化后,采用冷等静压(200 MPa压力)压制烧结制备钨骨架,1000℃氢气还原预烧结、1800℃真空烧结,氩气气氛保护熔渗稀土镱制备钨镱合金,综合其密度,硬度等基本实验数据,分析了钨镱合金的组织.结果表明:制备出了高致密度的钨镱合金,钨镱合金密度为15.30 g·cm<'-3>,相对密度达到99.5%以上,硬度值低于HRB82,所制备的钨骨架其通道分布均匀,经熔渗法制备的钨镱合金中镱元素的分布呈现大面分布均匀,高倍状态下出现局部富集的情况,其富集情况与钨骨架通道分布情况相符合.所制备的钨镱合金能够满足特殊要求应用于配套材料.     

粉末粒度对于高温钨渗铜材料骨架性能的影响

高温钨渗铜材料是由高温烧结钨骨架经熔渗金属铜而制成的互不固溶型复合材料 ,钨骨架的连续程度、钨颗粒的连接状态以及孔隙形态和大小等因素将直接影响材料的使用性能。本文从钨粉粒度的角度出发 ,研究其对于钨渗铜材料骨架性能的影响 ,实验表明 ,在相同的烧结制度 (2 2 30℃× 5h)下 ,细颗粒钨粉所得到的骨架密度比中颗粒钨粉所得到的要高 ,但其内部形成大量封闭孔隙 ,使得其连通性能不及中颗粒钨粉所得骨架 ,不利于金属铜的熔渗 ;对于相近骨架密度 (86± 0 5 % )的两种试样 ,从渗铜结果来看 ,二者的骨架连通性能相当。从SEM照片来看 ,细颗粒钨骨架的晶粒尺寸明显比同骨架密度中颗粒钨骨架的晶粒尺寸小 ,高温拉伸结果显示细颗粒钨渗铜材料比相应中颗粒钨渗铜材料的强度要高的多 ,这一点说明了钨骨架的晶粒细化对钨渗铜材料有明显的强化作用。     

钎焊温度和热处理对钨铜连接性能的影响

采用厚20 μm的非晶态Ti-Zr-Ni-Cu钎料,真空钎焊连接用于聚变堆面向等离子体部件的钨和铜铬锆合金,钎焊温度分别为860、880和900℃,对880℃下的钎焊样品进行热等静压(HIP)处理.采用SEM和EDS分析连接接头的形貌和成分,用静载剪切法测量焊接接头强度.测试结果表明在860～880℃下钎焊10 min能够获得较好的连接界面,经880℃钎焊后焊接接头的剪切强度为16.57 MPa,880℃钎焊后HIP处理的试样界面结合强度提高至142.73 MPa,说明真空钎焊后HIP处理可以显著改善接头的结合强度.     

钨骨架湿氢烧结工艺研究

为了降低钨骨架的烧结温度和提高钨铜复合材料的性能,采用湿氢烧结工艺制备钨骨架,对湿氢烧结-熔渗法制备的W—15Cu钨铜材料性能进行研究,并对钨的湿氢烧结机理进行探讨。采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对钨骨架和钨铜复合材料的组织与成分进行观察与分析,并测定材料的密度、气密性、热导率和热膨胀系数（CTE）。结果表明：在1450℃下湿氢烧结2h,钨骨架发生较明显的烧结收缩和致密化。用该钨骨架制备的钨铜材料的各项性能均达到热沉材料的要求。湿氢烧结机理主要是在湿氢条件下,通过反复进行的氧化与还原使金属粉末表面形成激活能较低的新生态原子,从而使烧结温度降低。     

钨渗铜材料力学性能和组织的批次稳定性研究

采用3批不同厂家的钨粉，通过烧结-熔渗法制备了钨渗铜材料，分析了材料的密度、金相组织和断口形貌，测试了不同温度下的拉伸强度，对比研究了高温钨渗铜材料的批次稳定性。结果表明：3个批次材料烧结性能一致，渗铜均匀性良好。组织相近，晶粒度相近，断口形貌相近，基本无差异；不同温度点的拉伸强度互有交叉，趋势一致，没有明显差异。对钨渗铜材料批生产过程中，原材料的供方选择和质量管控提出了方法和建议。     

冷等静压法制备Mo-30Cu合金的组织与轧制性能

采用冷等静压法(cool isostatic pressing,CIP)制得大尺寸钼骨架,对骨架进行渗铜制备Mo-30Cu合金,并在350℃进行温轧,研究CIP压力及熔渗温度和熔渗时间对合金致密度的影响以及合金的轧制性能。结果表明:采用冷等静压法在120~180 MPa压力下可制备孔隙分布均匀,无分层等缺陷的钼骨架,熔渗后坯料的线收缩率随CIP压力增加而逐渐降低,最佳CIP压力为160 MPa;在一定范围内升高熔渗温度与延长保温时间均有助于提高合金致密度;冷等静压–溶渗法制备的高致密Mo-30Cu合金具有较好的温轧性能,有效提高了大尺寸试样的加工性能。CIP压力为160 MPa压制的骨架在1 350℃渗铜6 h后相对密度达到99%以上,合金的温轧变形量可达到65%。     

钨铜合金棒材的旋锻加工性能研究

液相烧结和熔渗是制备钨铜合金的两种主要工艺,采用旋锻对钨铜合金进行压力加工是进一步提高材料致密度、物理及力学性能,以及制备大长径比棒材的重要方法.对采用熔渗法与钨铜复合粉末液相烧结制备的W-10％Cu原料坯条进行旋锻试验,并通过烧结机理、室温拉伸测试与拉力测试断口检测等方式对旋锻加工中发现的差异问题进行系统分析,以此得出熔渗与钨铜复合粉末液相烧结这两种方法制备的钨铜合金坯料不同旋锻加工性能的原因分析及各自适用场合的相关结论.通过本次研究,我们了解到钨铜合金加工性能和制备工艺的关联性,以后就可以根据钨铜合金用途来设计制备方式和制备工艺.     

高温模锻对钨铜电子封装材料组织和性能的影响

采用高温熔渗法制备钨铜电子封装材料,在850℃下对该材料进行模锻,通过扫描电镜(SEM)观察材料的微观组织,并利用超声波块体扫描仪探测材料内部的孔隙分布情况,研究高温模锻对钨铜电子封装材料组织和性能的影响.结果表明:在850℃高温模锻能显著减少钨铜电子封装材料内部的孔洞缺陷,内部组织更均匀、致密.经1次高温模锻后,相对...     

用热等静压制取铜铬系真空触头材料

介绍了用热等静压方法制备全致密铜铬、铜铬铁真空触头材料的工艺和经验，对国内三种主要生产钢铬真空触头的方法进行了分析和对比。实验数据表明，用热等静压生产的铜铬铁真空触头在密度、耐压、截流值等方面具有明显地点，开断能力与CuCr50相当。     

燃气舵用钨渗铜X射线探伤条纹显示分析

以燃气舵用钨渗铜（W-7Cu）为研究对象,通过观察和检测X射线探伤底片、金相组织、断口显微形貌及力学性能,对产品在X射线探伤过程中出现的条纹现象进行分析。结果表明,燃气舵用钨渗铜X射线探伤出现的条纹现象由材料的组织结构和工艺特点所决定,条纹区域的组织属于钨渗铜材料的正常组织,不存在孔洞、裂纹和渗铜不均等结构缺陷;产品条纹区域的性能指标满足技术要求,与材料无条纹区域的性能无显著差别;提出了对燃气舵用钨渗铜X射线探伤进行分级的建议。     

W-15Cu合金制备中钨骨架孔隙控制的研究

钨铜复合材料是由高温烧结钨骨架经渗铜制成的两相假合金,钨骨架中的孔隙形态和大小将直接影响材料的性能.本文分别以添加硬脂酸和诱导铜的方法对钨粉进行处理,W-15Cu骨架孔隙在压制成形过程中得到了精确控制,钨骨架经熔渗后制成W-15Cu合金.用扫描电镜观察材料的显微结构,并测出材料的密度、气密性,研究了钨粉成形性与钨铜合金密度的关系.结果表明,添加硬脂酸和诱导铜不会带入杂质,能改善钨粉的成形性能,可以获得组织均匀、致密度高的W-15Cu复合材料.     

钨铜材料和紫铜及铬青铜的热等静压扩散连接

用热等静压工艺实现了含铜１０％～４０％的钨铜材料和紫铜及铬青铜的扩散连接。试样的拉伸强度接近或等于铜端的强度。对结合界面的拉伸断口进行了观察，对铜端的物理、力学性能进行了分析，对与连接质量有关的问题进行了讨论。试验结果表明，铬的存在对扩散连接有得利，并改善连接件的综合性能。     

钨铜粉末材料烧结-挤压致密化研究

为探索难熔金属和铜粉末混合坯致密化工艺,提出了钨铜粉末材料液相烧结和热静液挤压致密新工艺,经过实验获得了近致密、组织细小、性能优异的复合材料.结果表明,WCu40混合粉末冷压坯的相对密度约为70%,经过液相烧结和热静液挤压,可以获得相对密度大于99.8%的钨铜(WCu38)材料.致密后材料导电率可达到41～48 m·Ω-1·mm-2,硬度可达到HB173～176.     

预加铜粉对85W-Cu板材性能的影响

钨铜是一种理想的电子封装基板或热沉材料.采用纯钨粉压坯、2%(质量分数)铜粉和钨粉混合压坯为熔渗对象制备85W-Cu材料,通过比较试样的致密度、显微硬度、显微结构等性能,研究了预加铜粉对熔渗烧结85W-Cu性能影响.实验结果表明预加铜粉能够有效降低钨颗粒的固相烧结,改善板材的冷轧塑性变形能力.但是,预加铜粉对材料的致密化不利,制备的材料致密度较低,且提高熔渗烧结温度不能有效提高致密度.     

熔渗铜对高合金烧结钢组织的影响

研究了熔渗铜对Fe-Cu-5X(Ni、Mo、Cr、W）－C合金组织的影响。实验表明：熔渗铜不仅可以提高材料的密度,而且可以改善材料的组织均匀性,提高材料的合金化程度。     

CuWC／Cu双层复合触头的制备工艺

对适用于中低压真空接触器用环保型复合触头CuWC／Cu的制备工艺进行了研究,研究得出,单位压力控制在3．0&#215;102MPa时生坯的相对密度能够达到要求值,保证生坯有一定的孔隙度,有利于熔渗过程的进行;双层复合触头CuWC／Cu的熔渗工艺参数,即在心气氛下,熔渗温度为1250℃,熔渗时间为2h,可保证铜液能够充分渗入WC骨架中;定向凝固过程的工艺参数,当熔体温度为1250℃,冷却水量为500L／h,结晶器下降速度为0．6mm／s时,该材料的Cuwc层组织均匀,Cu层组织为柱状晶,双层结合紧密。且铜层的厚度可根据需要来制备,一般在0．5～3mm即可。     

洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺研究

采用正交试验优化了洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺参数,分析了熔渗烧结工艺参数对阀座密度和上下面硬度等性能的影响。结果表明:随着渗铜量的增加,阀座材料密度迅速增加,上下表面硬度差距缩小。熔渗烧结温度对阀座材料密度影响不大。当熔渗烧结温度从1130℃升高到1165℃,材料硬度逐渐提高;当温度达到1200℃后,Co–Cr–Mo硬质颗粒中合金元素向基体中发生明显扩散,导致阀座硬度下降。熔渗烧结时间对材料密度影响不大,缩短时间有利于缩小上下面硬度差距。当渗铜质量分数达到20%,渗铜温度1165℃,渗铜时间40 min,阀座力学性能最佳。熔渗烧结后密度为8.15 g·cm~(-3),上下表面硬度分别为HRC 30.4和HRC 30.1,基体材料与Fe–Mo、Co–Cr–Mo硬质颗粒均有一定的冶金结合。     

高密度高性能钨-铜触头

本文叙述了冷等静压-烧结-液体浸铜工艺制取高密度高性能钨-铜触头的工艺过程、工艺参数控制及使用设备。按照对电触头的性能要求测定了所制材料的主要物理机械性能和进行了电弧烧蚀试验。结果表明,用本工艺制取的钨-铜触头具有接近理论密度的高密度、优异的物理机械性能和抗电蚀性。     

喷射成形CuCr25合金触头材料的制备及致密化处理

利用喷射成形技术制备了CuCr2 5合金触头材料 ,研究了雾化压力对显微组织、致密度和收得率的影响 ,对制得的沉积坯件进行了热锻压和热等静压致密化处理 ,并测试了触头材料的密度、硬度和电导率。研究结果表明 :最合适的雾化压力为 0 .6MPa ,沉积坯件经过 95 0℃锻压后再在 10 70℃ ,2 0 0MPa下热等静压 8h ,可以得到全致密的触头材料 ,铬颗粒平均直径小于 10 μm ,硬度达 10 0HB ,电导率 2 5～2 9Ms·m- 1 ,说明致密化处理后的喷射成形CuCr2 5合金是一种优良的触头材料。