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高性能W-Cu復合材料制備新技術

由于W和Cu兩種材料的熔點相差較大，采用熔鑄方法很難使兩組元之間均勻熔化和熔合，傳統的W-Cu復合材料制備方法主要采用粉末冶金制備技術：包括熔滲法、活化燒結法等。熔滲燒結時，液相Cu僅靠W骨架孔隙的毛細管作用滲入，銅凝固相不容易細小均勻；而高溫燒結又會使W顆粒聚集長大，最終形成粗大不均勻的組織。活化燒結法通常是在W粉中加入少量Fe、Ni、Co等活化劑，但活化劑的加入會顯著的降低W-Cu材料的電導率，同時活化燒結后鎢坯的收縮變形較大，并且其燒結率隨燒結溫度的不同而變化，鎢坯的密度不好控制，最終導致滲銅后W-Cu材料的化學成分偏差較大。這些組織的不致密與不均勻最終影響材料的關鍵性能如硬度、斷裂強度、電導率、熱導率等。隨著科學技術的發展，對高比重W-Cu合金的成分、結構形態，強度、致密性以及尺寸穩定性及變形能力等性能要求越來越高，急需制備技術的創新和發展。冷噴涂是近年發展起來的一種新型噴涂技術，由于噴涂溫度較低，噴涂材料不易氧化，涂層能夠保持原始設計成分；另外熱影響小、熱殘余應力低，能夠制備厚涂層及塊體材料。然而研究發現，采用兩組元或多組元機械混合粉體喂料制備冷噴涂復合涂層時，如果不同組元之間顆粒材料的特性相差較大，則它們的沉積行為及沉積難易程度就會各不相同，最終導致涂層中軟質相含量較高、硬質相含量偏低，使涂層偏離設計成分；即使通過提高混合粉體中硬質相的相對含量也很難從根本上解決上述問題。本發明提供了一種以銅包鎢粉末為原料用冷噴涂技術制備鎢、銅復合材料的新方法。制備的復合材料沉積體無氧化，保持了與粉體喂料相同的組織結構；W和Cu兩相分布均勻，無偏聚，孔隙率低；硬質相鎢含量比采用混合粉制備的涂層大幅度提高；而且還可以通過后續致密化處理使材料進一步致密化。已申請專利：“一種制備高鎢含量、均勻致密W-Cu復合材料的方法”，中國發明專利申請號：201110329570.1.，專利申請時間：2011.10.26，專利公開日：2012.02.29

北京科技大學 2021-04-11

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