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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(jié)構(gòu)的鎢顆粒和面心立方結(jié)構(gòu)的銅粘結(jié)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(guān)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(guān)不斷提高使用的電壓等級和功率的關(guān)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(shù)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(chǎn)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(nèi)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(guān)電器的觸頭，但隨著開關(guān)電器向更高電壓、更大容量發(fā)展，對鎢銅材料的技術(shù)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(guān)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(lǐng)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(shù)的發(fā)展，成為高耐熱、高導電導熱和抗電弧燒結(jié)的鎢銅材料的另一個重要應用領(lǐng)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(chǎn)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(shù)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(jié)，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(jié)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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