Over onderzoek naar wolfraam-kopercomposietmaterialen
Wolfraam-kopercomposietmaterialen hebben een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, een lage uitzettingscoëfficiënt, goede sterkte bij hoge temperaturen en weerstand tegen boogablatie, en worden veel gebruikt in de elektrotechniek, mechanische verwerking, elektronische informatie en andere gebieden. Dit artikel introduceert het traditionele proces en de nieuwe voorbereidingstechnologie van wolfraam-kopercomposietmaterialen, bespreekt de toepassingen ervan op het gebied van elektrische schakelaars, elektroden, micro-elektronica en militaire industrie, en biedt een vooruitzicht op de voorbereidingstechnologie en toepassingsontwikkeling ervan.
Voorwoord
Het onderzoek naar en de ontwikkeling van wolfraam-kopercomposietmaterialen gaat terug tot de jaren dertig van de vorige eeuw. Vanwege zijn goede spanningsbestendigheid en weerstand tegen elektrische ablatie, werd het veel gebruikt in industriële sectoren zoals elektrische hoogspanningsschakelaars. In de jaren zestig vonden wolfraam-kopercomposietmaterialen geleidelijk toepassingen op gebieden als weerstandslaselektroden en hogetemperatuurbestendige componenten in de lucht- en ruimtevaart. Sindsdien, met de geleidelijke verbetering van de voorbereidingstechnologie en de voortdurende uitbreiding van toepassingsgebieden, is de ontwikkeling en toepassing van wolfraam-kopercomposietmaterialen geleidelijk volwassen geworden. In de jaren negentig werden ze als elektronische verpakkings- en koellichaammaterialen gebruikt in grootschalige geïntegreerde schakelingen en toepassingen met hoog vermogen. Elektronische apparaten en andere gebieden hebben brede aandacht gekregen. Bij het begin van de 21e eeuw worden wolfraam-kopercomposietmaterialen gebruikt in militaire en hightech-velden als pantserdoordringende munitie-afdekmaterialen, materialen voor raketmondstukken en doelmaterialen [1].
Wolfraam-kopercomposietmaterialen zijn samengesteld uit wolfraam met een hoog smeltpunt, hoge dichtheid en lage uitzettingscoëfficiënt en koper met een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Het heeft de superieure eigenschappen van beide en wordt veel gebruikt in industriële sectoren zoals elektronica, elektrische apparaten, machines en ruimtevaart [2 ~ 4], en heeft brede toepassingsmogelijkheden op veel hightechgebieden. Er is echter een grote kloof tussen de smeltpunten van wolfraam en koper en ze zijn niet compatibel met elkaar. De dichtheid van wolfraam-kopercomposietmaterialen vervaardigd door poedermetallurgie is niet hoog, wat gewoonlijk resulteert in onvoldoende elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en mechanische eigenschappen van het materiaal. Om voortdurend te voldoen aan de nieuwe eisen die de industriële ontwikkeling stelt, hebben de voorbereidingstechnologie en de toepassingsontwikkeling van wolfraam-kopercomposietmaterialen een reeks complexe ontwikkelingsprocessen ondergaan.
1. Voorbereidingstechnologie van wolfraam-kopercomposietmaterialen
1.1 Infiltratiemethode
De infiltratiemethode is om wolfraampoeder of een mengsel van wolfraampoeder en een kleine hoeveelheid koperpoeder in een knuppel te persen en een poreus wolfraamskelet te bereiden door voorsintering bij een bepaalde temperatuur, en vervolgens het metallische koper te smelten en capillaire kracht te gebruiken. om het langs de openingen tussen wolfraamdeeltjes te laten stromen. Het skelet wordt geleidelijk opgevuld om een wolfraam-kopercomposietmateriaal te verkrijgen [5]. Omdat de porieconnectiviteit en grootteconsistentie van het wolfraamskelet moeilijk te controleren zijn, is het moeilijk om de uniforme verdeling van de koperfase na infiltratie te garanderen, en moet de koperrijke huid na infiltratie later worden verwerkt, wat niet bevorderlijk is voor de vervaardiging van onderdelen met complexe vormen [ 6-8]. Als een van de veelgebruikte traditionele methoden voor het bereiden van wolfraam-kopercomposietmaterialen hebben de materialen die zijn bereid met de oplossingsinfiltratiemethode echter de voordelen van hoge dichtheid, goede sinterprestaties en ideale elektrische en thermische geleidbaarheid.
1. 2 Sintermethode in vloeibare fase op hoge temperatuur
Bij de hoge-temperatuur-sintermethode in de vloeibare fase wordt een bepaalde hoeveelheid wolfraampoeder en koperpoeder gemengd en gevormd, en sintert deze bij een temperatuur boven het smeltpunt van koper om een wolfraam-kopercomposietmateriaal te verkrijgen. Vanwege de slechte oppervlaktebevochtigbaarheid van vloeibaar koper en wolfraam, bestaat het sinterverdichtingsproces van wolfraam-kopercomposietmaterialen die met dit proces zijn bereid voornamelijk uit deeltjesherschikking, wat de sinterdichtheid van het uiteindelijke materiaal beïnvloedt. Als een van de traditionele bereidingsmethoden van wolfraam-kopercomposietmaterialen heeft de hoge-temperatuur-sintermethode in de vloeibare fase echter de voordelen van een eenvoudig productieproces, eenvoudige bediening en controle [9, 10].
1. 3 Geactiveerde sintermethode in de vloeibare fase
De geactiveerde vloeistoffase-sintermethode verwijst naar het toevoegen van sporenhoeveelheden Pd, Ni, Co, Fe en andere activeringselementen tijdens het hogetemperatuurvloeistoffase-sinterproces om wolfraam-kopercomposietmaterialen te bereiden om het sintereffect te verbeteren en wolfraam-kopercomposiet te verkrijgen materialen. Omdat de toevoeging van activeringselementen de elektrische en thermische geleidbaarheid van het materiaal in verschillende mate zal beïnvloeden, is dit niet bevorderlijk voor de toepassing ervan in thermische, elektrische besturings- en andere materialen.
