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鎢銅合金材料加工工藝流程
隨著鎢銅合金材料的發展，為了能夠繼續充分保持其自身優異性能，又解決傳統加工工藝存在的弊端，近年來，許多學者不斷對合金材料的加工工藝進行了研究，并且研制出多種加工工藝，例如：快速定向凝固技術、原位反應鑄造法、金屬注射成型、功能梯度法、纖維代替粒子法、電弧熔煉法、固定結構法等。 目前，制備鎢銅合金材料的傳統工藝有高溫液相燒結法、活化液相燒結法、真空燒結熔滲法三種。 高溫液相燒結法 W、Cu熔點差異巨大，因此可用高溫液相燒結法制備鎢銅合金材料。在銅熔點以上的高溫下，使其呈液相并對其燒結使之致密化。此種方法的優是生產工序簡單且易于控制。相應的，也存在著燒結溫度高、燒結時間長、燒結性能較差，燒結密度僅相當于理論密度的90%~95%等的劣勢，有時甚至不能滿足使用要求。為此，應著手提高其密度，具體做法是在液相燒結之后增加燒結后處理工序包含復壓、熱壓、熱鍛等。這樣則增加了工藝的復雜性，使其應用受限。 活化液相燒結法 高溫液相燒結法制備的復合材料致密度不可能達到接近理論密度的鎢銅合金電觸頭材料，增加了燒結的后序處理，既會增加工藝的復雜程度又會提高生產的成本。許多科學研究工作者研究了在制備鎢銅合金材料的過程中，通過加入微量元素以提高燒結活性的方法。這是基于純鎢的活化固態燒結理論而提出的，相比于高溫液相燒結，采用該方法不僅能夠降低燒結溫度，縮短燒結時間，最重要的是能夠大大提高燒結致密度。雖然活化強化液相燒結有助于提高材料的斷裂強度、致密度、硬度等性能，但是活化劑的加入會導致材料的導電導熱性能降低，這將影響其在微電子行業中的應用，因此采用該方法制備的鎢銅合金材料只能適用于導電、導熱性要求不高的場合 真空燒結熔滲法 熔滲法是制備難熔金屬與低熔點金屬假合金的常用方法。也是制備難熔金屬復合材料的最主要和最經濟的粉末冶金技術。鎢與銅兩種元素在高溫下可以互相浸潤，但二者之間幾乎沒有溶解度。而且鎢與銅熔點相差很大，所以滿足熔滲條件。為提高鎢銅合金材料致密度的同時又不降低其導電、導熱性能，熔滲法很好地平衡了以上兩種方法的優劣勢，首先將鎢粉壓制成坯塊，隨后在一定溫度下預燒坯塊，獲得具有一定密度和強度的鎢骨架，接著將金屬銅加熱至熔點以上，在毛細血管作用下，銅液會填充鎢骨架中的孔隙，從而獲得致密度較高且性能良好的合金材料。因此，熔滲法是傳統制備鎢銅合金材料中應用最為廣泛的一種方法。 鎢銅合金材料最新加工工藝 快速定向凝固技術:快速定向凝固技術作為鎢銅合金材料加工中一項先進的加工工藝，一般是由組織形態所決定的，主要是因為快速定向凝固技術在加工的時候，凝固和冷卻的過程的速率相對較大，其速度通常在1000~1000000K·s-1之間，導致冷度相對較大，這樣鎢銅合金材料的凝固過程與平衡狀態處于偏離的狀態。如果鎢銅合金材料中的溶解度相對較大，這時晶體組織就會呈現細化，偏析程度也之間減小。同時，鎢銅合金材料在利用快速定向凝固技術加工時候，可以實現良好導電性、導熱性等，以此提升鎢銅合金材料的耐高溫、高強度等性能，并且燒蝕等性能也有所改善，確保鎢銅合金材料具有良好的使用性能。 原位反應鑄造法:原位反應鑄造法進行鎢銅合金材料加工，金屬液相中會產生增強相，并且暴露在空氣中，這樣可以有效避免鎢銅合金材料表面受到污染，或者產生氧化反應，有效改善了材料與基體的結合，形成較為細小的顆粒，提升其材料性能。 金屬注射成型技術:加工鎢銅合金材料，主要是利用注射鎢坯的基礎之上所形成的，并且由于傳統溶滲法存在一定的局限性，所以在鎢銅合金材料加工工藝優化的時候，利用注射成型生產鎢坯，在向鎢坯熔滲銅，這樣可以簡化加工流程，也保證良好的加工效果。隨著金屬注射成型加工技術的發展，可以將鎢和銅復合粉末直接注射成型，其過程為先選擇符合的合金粘結劑，通過注射器機上注射成型，成型以后將所得的坯體脫去粘結劑后進行致密化燒結，從而得到相應的加工產品。 纖維代替粒子法:具一定的方向性，在鎢銅合金材料加工的時候，可以代替難溶金屬粉末顆粒與銅粉相互代替重疊，并且在燒結以后，纖維就會產生一定的變化，強化以后金屬基復合材料，具有較強的導電性、導熱性。同時，利用纖維代替粒子法加工鎢銅合金材料時，可以對難溶金屬在高溫下的氧化飛濺狀態進嚴格的控制，減少腐蝕問題產生。 電弧熔煉法:主要是以傳統的粉末冶金的方式為主，將所有需要加工的鎢銅合金材料制備成電極。同時，在加工的時候，在真空和惰性環境中，通過利用自耗電弧爐進行熔化處理，凝固的速度較快，并且在固體熔化中可以獲取細小晶粒，偏析也相對較小，提升了鎢銅合金材料使用性能。 固定結構法:鎢銅合金材料的最新加工方式有很多，固定結構法就是其中一項常見的最新加工工藝，并且通過利用該項工藝，可以有效提升鎢銅合金材料的使用性能。同時，在對鎢銅合金材料最新加工工藝研究的時候，根據鎢銅合金電觸頭材料的使用要求，設計成專門或特殊結構的器件，以此提升鎢銅合金材料的使用性能。如在鎢銅合金電觸頭材料加工的時候，利用中空型電觸頭，由于存在一空心區，這時電觸頭在接觸電弧以后，不僅散熱較快，燒蝕相對較小，從而提升了鎢銅合金材料使用性能。 功能梯度法:主要是根據鎢銅合金材料的使用方式，選擇不同性能的材料，并且選擇復合型技術，使中間部分的組成以及結構，可以呈現連續的梯度變化，內部的界面也比較明顯，鎢銅合金電觸頭材料的性能，也會隨著厚度方向，呈現梯度化，進而提升材料使用性能。同時，由于鎢銅合金材料的是由鎢和銅組成，一面是高導電、導熱、塑性較好。另一面是高熔點、高硬度，中間部分主要是組成梯度變化的鎢銅復合層。通過利用功能梯度加工方式，可以很好地調節鎢和銅熱能不匹配的現象，形成熱應力，使合金整體性能相對較好，如力學性能、抗燒蝕性能、抗熱震性能等方面。
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