钨铜材料来源及金属基复合材料应用

属发汗材料出现于20世纪30年代,最先获得应用的是用粉末冶金工艺制成的钨银“假合金”(pseudo-alloy)和钨铜“假合金”;两种金属各以独立、均匀的相存在,不形成合金相,所以被称为假合金。它们是以钨为基体,含有约20~50%的银或铜,用作高电压、大功率的电器开关的触点。在假合金中,存在于钨基毛细孔中的银或铜在高压电弧所产生的高温下液化蒸发,吸收了大量的电弧的能量,降低了电弧区温度,因而这种假合金的烧损量不仅大大低于低熔点金属银、铜触点的烧损量,而且低于熔点最高的金属(钨)的烧损量。当时未用“金属发汗材料”的名称,而称为“假合金”。50年代末,固体燃料火箭的发展,理论燃气温度和压强分别达到3593℃和0.703kgf/mm,原来用的纯钨的喷管已不能满足这样的使用条件,当时的其他材料也无法满足要求。60年代初,马特(R.E.Matt)和戈策尔(G.Goetzel)等人根据“发汗冷却”的概念重新研究了钨银“假合金”,详细研究了制取工艺对材料性能的影响,以及发汗冷却、抗热震等机理。60年代中期,美国研制出钨银发汗材料(W-10Ag)火箭喷管,装备于“北极星”潜艇的导弹中。其他一些火箭有用钨铜喷管的。
钨铜复合材料是以钨、铜元素为主组成的一种两相结构假合金,是金属基复合材料。据有关专家介绍说,由于金属铜和钨物性差异较大,因此不能采用熔铸法进行生产,现在一般采用粉末合金技术进行生产。
采用粉末冶金方法制取钨铜合金的工艺流程为制粉--配料混合--压制成型--烧结溶渗--冷加工。 日本住友电气公司采用注模法制成了高密度钨合金。
其制造方法是将平均粒度为1-5微米的镍粉、铜钨粉或铁粉与粒径为0.5-2微米的钨粉和5-15微米的钨粉混合,再混入25%-30%的有机粘结合剂 (如石蜡或聚甲基丙烯酸醋)注模,用蒸汽清洗和照射法除去粘合剂,在氢气中烧结,获得高密度钨合金。 美国Brush Wellman 公司获得专利的工艺是氧化铜粉(混合和研磨还原到铜)而不是用金属铜粉,铜在烧结压坯中形成连续的基体,钨则作为强化构架。
高膨胀组分受周围第二组分的制约,粉末在较低温度的湿氢气中烧结。据介绍采用很细的粉末可以改善烧结性能和致密化,使其达到99%以上。
这种工艺在工业上的应用取得了很大的成功,成本低产值高,生产的组件达到净形状和接近净形状。 
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