鎢銅功能梯度材料

簡介

鎢銅功能梯度材料是指一端為具有低膨脹係數的純鎢或高鎢合金，而另一端則是純銅或高銅合金，中間為呈梯度變化的過渡層，這樣製成的鎢銅梯度材料具有極為特異的功能和良好的應用前景。

鎢銅功能梯度材料的發展是由於隨著航空航太等領域高技術的發展，對材料的要求更加苛刻。而陶瓷和耐熱金屬等單一均質材料無法滿足如此苛刻的工作條件，必須開發出一種新的材料，以滿足航空航太技術發展的要求，鎢銅功能梯度材料就是在此背景下提出的。

鎢銅功能梯度材料設計的目的是為了獲得最佳的材料組成和組成分佈，優化其在製備和服役過程中所產生的熱應力大小及其分佈狀況。隨著微波半導體功率器件不斷小型化、高度集成、高功率的發展而導致的高發熱率，現有均質的鎢銅複合材料很難滿足電子基板在散熱性能好合熱膨脹係數低兩方面的要求，而功能梯度材料被認為是解決這一問題的有效方法。

性能

鎢銅梯度複合材料除了有常規鎢銅複合材料具有的抗彎強度，導熱導電性能外還具有其特殊的抗熱震和熱疲勞性能。材料承受溫度驟變而不被破壞的能力稱為抗熱震性，而熱疲勞性能是指材料在一定溫差下經過多次迴圈而不被破壞的能力。材料的抗熱震性和熱疲勞性能是其力學性能和熱學性能的綜合表現。由於梯度功能材料的使用環境比較苛刻，通常在高溫、耐熱環境下使用，因此，梯度功能材料高溫性能是評價其性能的重要手段。

生產工藝

功能梯度材料的設計有別于傳統材料的設計方法，它主要是根據使用環境所需要的結構來設計組成分佈的。首先要選擇合適的材料和恰當的製備方法，再根據材料的物性參數及邊界條件進行溫度分佈和熱應力計算。熱應力計算的常用方法是解析法和有限元法。為了使製備出的鎢銅功能梯度材料具有最佳的性能，同時減小製備的盲目性，在製備梯度材料前，必需先對梯度材料進行合理的熱應力緩和設計。目前，製備鎢銅功能梯度材料的方法主要有熔滲法、粉末冶金法，等離子噴塗法，氣相沉積法和自蔓延高溫燃燒合成法等等。