钨铜棒烧结法
钨具有高的熔点、高的密度、低的热膨胀系数和高的强度,铜具有很好的导热、导电性。钨铜复合材料因结合了钨和铜的诸多优良特性(如钨的高熔点、低线膨胀系数和高强度,铜的良好导电和导热性),而具有良好的导热导电性、耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和耐高温抗氧化等特点,现已广泛应用于电力、电子、机械、冶金等行业。
钨铜棒烧结法如下
铜的熔点在1 083 ℃,而纳米铜粉的活性高、比表面积大,其熔点下降到500 ℃左右。实验先以5 ℃/ min 的加热速度加热到 650 ℃(烧结期间中A 组加压4t ,B 组加压6t) ,然后仍以5 ℃/ min 的加热速度加热到900 ℃;为防止试样开裂并保护模具,这时A 组试样压力降低到2t ,B 组试样压力降低到4t 再合计保温两小时。最后从模具中取出试样并在无压力下烧结,以5 ℃/ min的速度加热到设定温度,并保温若干小时,然后试样随炉冷却至室温。随着烧结温度的升高,钨铜棒的致密度就越高。这是因为钨与铜之间浸润角小,限制液相铜的流动性,孔隙的消除不能彻底,从而只能以提高烧结温度来提高致密度。钨铜棒烧结法试样的晶粒度随烧结温度的升高有增大倾向,并且液相铜的分布愈加均匀,密度也越大;而且,随着温度的升高,钨晶粒逐渐长大,多边形的晶粒有球化的趋势,铜相也分布更加均匀,密度也就更大。这是因为粉末在液相烧结时,主要是液相的流动变形来充填孔隙,提高致密度的。在低于Cu 的熔点进行固相烧结时,两相的再分布主要依靠固相的扩散和迁移进行,过程非常缓慢,很难充分的充填孔隙,使得致密度难以提高。
钨铜棒的烧结方法还包括高温液相烧结法以及活化液相烧结法。活化液相烧结法的特点是生产工序简单,但存在烧结温度高,烧结时间长、铜大量挥发、烧结性能较差、烧结密度较低等缺点,不能满足使用要求。因此,为了提高材料密度,在液相烧结后需要增加相关后处理工序如复压、热压、热锻等,然而却增加了工艺的复杂性,应用受到限制。另外,在高温液相烧结过程中发现,钨、铜粉末的粒度大小也影响钨铜复合材料的烧结密度,粉末越细,获得的烧结致密度越高。
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