电镀制备WC@W-Cu复合材料与性能研究

W-Cu复合材料因具有低膨胀系数、高强度及导电导热性能而广泛用作电子封装、电极、电触头和炮弹的罩壳等材料。W-Cu复合材料传统制备方法在致密化、微观组织的均匀性等方面难以兼顾,导致材料的导电导热性能不足,难以满足现代电子工业的要求。以W粉及W粉表面碳化得到的WC@W粉为原料,采用复合电镀技术成功制备了W-Cu和WC@W-Cu复合材料。结果表明,W-Cu复合材料表面粗糙,微观组织存在孔洞,而WC@W-Cu复合材料晶粒细化,微观结构组织均匀、致密。WC@W-Cu复合材料的W含量为43.6wt.%,硬度达205HV,相对密度为99.3%,电导率可达54.6MS/m。采用WC@W纳米粉,电镀制备出的WC@W-Cu复合材料不仅增加了W含量,明显提高了硬度,而且在相对密度和导电性方面也优于W-Cu复合材料。     

轧膜成形制备W-Cu层状功能梯度材料及其性能研究

以W粉和电解Cu粉为原料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,通过有机基轧膜工艺制备出3种组成的单层生坯(Cu质量分数分别为25%、50%、75%),再叠层共轧,制备出了具有不同粘结剂含量的W-Cu层状梯度材料生坯,之后在H2气氛中烧结,获得了W-Cu层状梯度材料,考察了粘结剂含量与制备工艺条件对材料显微组织和性能的影响。结果表明,通过单层轧制、叠层共轧共烧可以制得层状梯度W-Cu复合材料;粘结剂含量对W-Cu层状梯度材料的致密度和性能有着明显的影响。当粘结剂质量分数为6%时,轧膜坯有较好的成形性,且成形坯的孔隙率较低;所得多层生坯经1 150℃烧结后相对密度达93.11%;所得梯度W-Cu材料有良好的物理、力学性能。     

压力对W-Cu合金电场快速烧结的影响

采用Gleeble—3500D热模拟机,用电场快速烧结的方法制得W-Cu合金。通过对烧结压坯的密度、显微结构以及硬度的分析,研究了压力对W-Cu合金烧结的影响。结果表明:W-Cu合金在800℃、3 min内快速烧结可获得晶粒较细小、显微组织较均匀的烧结体;在10~30 MPa范围内加压能有效促进烧结体的致密化,可获得相对密度为92.60%~94.84%的W-Cu合金烧结体。但是随着压力的增加,烧结体的相对密度增加不明显。压力可使该烧结体显微硬度增高。     

细晶钨铜复合材料制备工艺的研究

将W-20Cu混合粉末在行星式高能球磨机中机械合金化(MA),经过一定时间球磨后可以得到W晶块尺寸为30 nm左右的纳米粉末;采用XRD分析了粉末晶粒尺寸,测定了粉末的粒度、比表面、松装密度和振实密度等性能;研究了MA W-Cu20粉末烧结后的显微组织。研究结果表明,球磨后粉末在1 200～1 300℃时烧结即可达到近全致密,相对密度在99.5％以上,拉伸强度达到780MPa以上,延伸率大于3.5％,钨晶粒尺寸在1～2 μm左右。     

Dynamic Consolidation of W-Cu Nano-Alloy and Its Performance as Liner Materials

首先通过高能球磨法制取纳米W-Cu粉末,再对混合粉末进行爆炸压实制取W-Cu纳米合金药型罩材料,压实样品致密度达到了99.6%T.D。对样品进行电子探针分析(EPMA),显示样品内部元素及成分基本分布均匀。对样品进行XRD实验,计算结果表明W晶粒尺寸基本分布在26 nm。将W-Cu合金样品切割成药型罩形状,显示了良好的机械加工性能。最后对W-Cu合金药型罩进行无隔板静破甲实验,并与同尺寸的铜金属罩比较,表明W-Cu合金药型罩的破甲能力相对提高了30%以上。     

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。     

多坯料挤压法制备近全致密W-Cu梯度热沉材料

采用多坯料挤压法制备封接层、中间过渡层和散热层分别为W/Cu20、W/Cu33和W/Cu50的近全致密均厚结构W-Cu梯度热沉材料,梯度层厚度均为0.5 mm,并对工艺过程、致密性能和显微结构进行研究。结果表明:采用多坯料挤压法制备W-Cu梯度预制块时压力仅为0.6 KN,经10 h自然干燥后,预制块外观平整,无开裂;在350℃脱脂1 h、然后在烧结温度1 060℃、压力85 MPa条件下,保温3 h可以获得各层相对密度分别为98.3%、99.3%、99.9%的近全致密的W-Cu均厚结构梯度热沉材料;各层间界面位置清晰,层间为冶金结合界面;各层中Cu相呈网状分布,W颗粒镶嵌于网络结构中。     

模塑成型W-Cu合金药型罩的研究

研究了用聚乙烯-蜡基粘结剂模型成型W-Cu合金药型罩的工艺方法,并用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的组织形态,测定了罩体的力学性能和密度分布。通过用W-Cu合金热等静压棒料、熔渗法和模塑成型法三种不同工艺制备的W-Cu合金静破甲试验结果表明,药型罩罩体的密度均匀性及其钨颗粒大小是影响破甲深度的重要因素。     

化学法制备钨铜复合粉的工艺研究

以钨酸铵、硝酸铜为原料,采用一种湿化学合成工艺——沉淀共还原法,制得了粒度小、形貌规则的W-Cu复合粉末。考察了制备过程中影响复合粉颗粒形貌的工艺参数。并用扫描电镜、X射线衍射仪和激光粒度分析仪等对复合粉制备过程中粉末的形貌、成分和粒径进行表征和观察。结果表明,在一定的条件下,采用化学合成工艺——沉淀共还原工艺制备的复合粉,粒度细小、形貌规则,呈多边形。     

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。