钨铜基复合材料的研究及进展

本文对钨铜合金的历史及其发展做了一个综述 ,旨在为今后钨铜复合材料的研究提供方向和途径     

钨铜复合材料的研究及应用现状

钨铜复合材料作为一种重要的粉末冶金材料,具有优异的性能,是制造电触头和电极、焊接和电锻模、散热片、封装材料等的理想材料,广泛应用于电气、电子、航空航天和军事等工业领域中。近年来,随着先进制备工艺的研究和发展,钨铜复合材料的性能不断提升,本文主要描述了钨铜复合材料的制备方法、性能改进以及应用现状等。     

W-Cu复合材料的应用现状及掺杂改性的研究进展

W-Cu复合材料因具有高的硬度、耐磨性、抗烧蚀性能、导电性和导热性以及低热膨胀系数等综合性能而被广泛应用于多种工业领域。本文介绍了W-Cu复合材料的最新研究进展及其在电触头、微电子、军事、功能梯度材料方面的应用现状,着重总结和分析了目前W-Cu复合材料掺杂改性的分类及原理,以及掺杂改性对材料性能的影响,最后提出了W-Cu复合材料未来发展的潜在问题和值得关注的研究方向。     

用机械活化与化学活化方法制备 W-Cu 合金

为了改进制备工艺和提高W－Cu合金的性能,对原材料粉末做了机械活化和化学活化处理,通过成形和烧结制备了W－Cu合金,考察了经机械活化和化学活化后粉末的变化,观察了烧结合金的组织、测试了合金的密度等性能。结果表明,机械活化可以使粉末颗粒变细,至亚微米乃至纳米级、比表面增大、缺陷增多,并使铜在钨中具有一定溶解度。化学活化可以在粉末颗粒表面形成微量合金元素的较均匀分布,并通过反应形成高活性层。二者都能使粉末的活性提高,对经活化处理的粉末施以烧结可以获得较高密度和性能的W－Cu合金。     

超细晶W-Cu复合材料的热挤压与热处理

以水热共还原法制备纳米W-30%Cu复合粉末,通过真空烧结和包套热挤压制备超细晶W-Cu复合材料,并进行后续热处理。采用X射线衍射、高分辨率透射电镜、扫描电镜等观察和分析W-30%Cu复合粉体和合金的成分及组织形貌,研究热挤压及后续退火处理对材料致密度、电导率和硬度等性能的影响。结果表明:水热产物为纳米级(10~15 nm)规则的类球形结构,经煅烧及共还原后得到的W-30%Cu复合粉末粒度细小,呈特殊的W包覆Cu结构,颗粒分布均匀;复合粉末在1050℃真空烧结后相对密度只有91.5%,经热挤压后致密度提高到97.07%,布氏硬度达到223,组织细密,W相和Cu相分布均匀,钨颗粒细小(1~3μm),形成典型的钨骨架和铜网络结构。经过后续的退火处理,钨铜分布更均匀,钨粒径进一步减小,材料的致密度和电导率都更高,分别为98.82%和43.31%IACS,形成良好的综合性能指标匹配。     

细晶钨铜复合材料制备工艺的研究

将W-20％Cu混合粉末在行星式高能球磨机中机械合金化(MA)。经过一定时问球磨后可以得到W晶块尺寸30nm左右的纳米粉末。测定了粉末晶粒尺寸、粉末的粒度、比表面、松装密度和振实密度等性能。粉末的晶块尺寸用XRD分析得出。研究了MA W-2096Cu粉末烧结后的显微组织。研究表明，球磨后粉末在1200～1300℃下烧结即可达到近全致密，相对密度在99．596以上，拉伸强度达到780MPa以上，伸长率大于3．5％，钨晶粒尺寸在1～2μm左右。     

一种制备W-Cu复合材料的新工艺

随着微电子信息技术的发展,W-Cu复合材料被用作基片、连接件和散热元件等热沉材料,因而具有更广泛的用途.采用喷雾干燥-氢还原法制备了W-10Cu、W-15Cu和W-20Cu(Cu的质量分数依次为10%、15%和20%)超细钨铜复合粉,并经过成形和烧结制得W-15Cu合金,测量了烧结后的合金导热性能.结果表明,在一定的还原条件下,可以获得粒度细小、氧含量低、钨铜复合均匀的W-Cu复合粉末;W-15Cu合金的相对密度可以达到99.34%,结构组织高度均匀、一致,热导率为184.0 W/m·K,已达到其做为热沉材料的热性能要求.     

注射成形W-Cu研究现状及产业化发展趋势

本文就高热导率钨铜复合材料的应用及最新制备方法——注射成形作了报道，集中对比介绍了JinChunKim、THKim，以及German等人在这方面的最新研究成果。注射成形作为一种新型的材料近净成形技术，有独特的优势，钨铜复合材料的注射成形技术必将成为今后钨铜复合材料的重要发展方向之一。但是由于钨铜复合材料的注射成形技术起步较晚，其工业化还需加倍努力实现。本文对W—Cu的产业化现状及趋势作了总结，提出了粉末冶金法为今后钨铜产业化发展的一条重要途径。     

生产仲钨酸铵的新方法

由于对环境保护的要求日益严格,以及钨市场的不稳定性,生产仲钨酸铵(APT)的方法需要有新的改进。同时,由于要求从不同地区钨矿石以及从各种含钨二次原料(如硬质合金废屑)中生产稳定的高质量的APT,使得这种改进的必要性更为突出。     

W-Cu(Mo-Cu)复合材料的研究进展

W-Cu或Mo-Cu两相复合材料具有较高的导热性和较低的热膨胀系数,在大功率器件中被视为一种很好的热沉材料。近年来,有关W-Cu或Mo-Cu作为电子热沉材料的研究在国内外已有一些报道。作者主要就近几年钨铜复合材料研究的几个主要热点问题进行综述报道。分析认为,梯度结构功能材料、纳米结构材料以及注射成形工艺在钨铜复合材料领域中的应用是当今钨铜电子材料发展的主要方向,同时对国内外最新研究进行了归纳总结,指出了今后发展的主要动向。     

W-Cu梯度热沉材料的成分与结构设计

采用数值模拟的方法，分析三层梯度结构W-Cu材料各层成分与厚度对制备过程中所产生的热应力的影响；对于四层、五层结构的W-Cu梯度材料，分析了各层等厚结构时的成分分布与热应力的关系。结果表明：三层梯度结构W-Cu材料的各层厚度发生变化时，中间过渡层的最佳成分不同；均厚的三层结构应力缓和效果最好；随着梯度结构层数的增加，应力缓和效果增强，但增强的趋势由明显变为平缓。     

超薄型W—Cu合金片的生产

对用粉末冶金法生产的Ｗ－Ｃｕ合金板进行轧制，制得了致密，硬度高，性能优良的超薄型Ｗ－Ｃｕ合金片。     

钨铜复合材料的现状与发展

高导电导热性铜与高温强度、强抗电弧烧蚀钨的良好结合使钨铜复合材料具有一系列优异性能,广泛应用于电接触材料、电子封装和热沉材料。简要介绍了当前钨铜复合材料的应用、制备技术和致密化方法,阐述了钨铜复合材料的研究进展,指出了今后的应用发展前景。     

高钨钨—铜复合材料的研究现状

综述近几年来高钨含量的钨铜复合材料的研究现状,对其制备方法,烧结性能及热导率影响因素作了较全面的介绍。     

轧制塑性变形对W-Cu复合材料组织性能影响

对不同Cu含量[20%～50%(质量分数)]的热挤压后的W-Cu合金坯料进行轧制,通过对比得出最佳轧制工艺参数,并制备出微观组织均匀、致密度高、性能优异的W-Cu合金板材。结果表明:轧制力随着道次轧下量的增加而逐渐增大,并且当一次轧下量超过60%时,轧制力急剧增加;随着轧制变形量的增加,Cu相发生变形,W相形状基本不发生变化,但W相有细化的趋势;轧制变形能在保持W-Cu合金热挤压后高组织均匀性、高致密度、高性能的基础上获得薄板甚至是箔材。     

钨铜复合材料研究的新进展

介绍了近年来国内外钨铜复合材料在新品种开发上的进展 ,如梯度钨铜材料、纳米钨铜材料等。为了开发这些钨铜新材料 ,叙述了相应的制取工艺上的发展 ,且概述了钨铜复合材料的主要应用及具有应用潜力的领域。     

碳纳米管对W-Cu复合材料致密度和硬度的影响

采用机械合金化技术并结合真空烧结制备W-20％Cu／C复合材料,利用碳纳米管具有良好的综合性能作为W-20％Cu复合材料的强化相．采用粒度测试仪分析碳纳米管添加量不同时的W-20％Cu复合粉末粒径并测试W-20％Cu／C烧结体的密度和硬度,分析碳纳米管添加对W-20％Cu复合粉末粒度及W-20％Cu复合材料密度和硬度的影响．研究结果表明：添加碳纳米管可不断细化W-20％Cu复合粉末晶粒,W-20％Cu复合材料的密度和硬度随着碳纳米管质量分数的增加而逐渐提高,说明采用机械合金化技术能够使碳纳米管弥散分布在W-20％Cu复合材料中,充分发挥细晶强化作用．     

碳纳米管对W-Cu 复合材料致密度和硬度的影响

采用机械合金化技术并结合真空烧结制备W-20 %Cu/C 复合材料,利用碳纳米管具有良好的综合性能作为W-20 %Cu 复合材料的强化相. 采用粒度测试仪分析碳纳米管添加量不同时的W-20 %Cu 复合粉末粒径并测试W-20 %Cu/C 烧结体的密度和硬度, 分析碳纳米管添加对W-20 %Cu复合粉末粒度及W-20 %Cu 复合材料密度和硬度的影响.研究结果表明:添加碳纳米管可不断细化W-20 %Cu 复合粉末晶粒,W-20 %Cu 复合材料的密度和硬度随着碳纳米管质量分数的增加而逐渐提高,说明采用机械合金化技术能够使碳纳米管弥散分布在W-20 %Cu 复合材料中,充分发挥细晶强化作用.