鎢銅複合材料的(de)制(zhì)備工(gōng)藝
鎢、銅的(de)熔點相(xiàng)差很(hě'βn)大(dà)，鎢的(de)熔點高(gāo®"λλ)于銅的(de)沸點且鎢銅不(bù)互溶，一(yδ✔₩ī)般的(de)熔煉方法難以生(shēng)産鎢 ±×φ銅複合材料，目前隻有(yǒu)粉末冶金(jīn)方法才能(n≤×éng)使鎢銅複合材料制(zhì)造成為(wèi)現(xiàn)實。其制(z↔hì)取方法主要(yào)分(fēn)為(wèi♠σ§)兩大(dà)類：熔滲法和(hé)直接燒結法。近(jìn)年(nián)來(l±✘÷ái)，由于納米技(jì)術(shù)的(de)飛(fēi)速發≈←✔展，直接燒結法獲得(de)了(le)很(hěn)大(dà)的(d≤↔€✘e)發展。
（一(yī)）熔滲法
熔滲法分(fēn)為(wèi)高(gāo)溫↕↔燒結鎢骨架後滲銅和(hé)低(dī)溫燒結部分(•δfēn)混和(hé)粉後滲銅兩種方法。
1、高(gāo)溫燒結鎢骨架法
高(gāo)溫燒結鎢骨架法的(de)典型工(gōng)藝如(r$↕ú)下(xià)：
此種方法可(kě)以制(zhì)得(de)相(xiàng)對(duì)密度&π"επgt;99.2%的(de)鎢銅材料［5］。由于采用(yòng)高(gāo)溫燒結，所以W還(hái)原很(hěn)充☆≥分(fēn)，低(dī)熔點雜(zá)質及難還(hái)♥ε•原的(de)低(dī)價氧化(huà)物(wù)都(dōu)可(∏× kě)以通(tōng)過揮發和(hé)熱(rè)分(fēn)解除去(qù)✔ε。鎢銅材料的(de)含氧量較低(dī)、純度β較高(gāo)，高(gāo)溫燒結方法适宜于制(ε₽'&zhì)造銅的(de)質量分(fēn)數(shù£¥γ)［φ（Cu）］不(bù)大(dà)于1γε$5%的(de)鎢銅材料。利用(yòng)高(gāo)溫燒結法制(zhì)₩≈≤造的(de)材料相(xiàng)對(duì)←↓密度高(gāo)，綜合性能(néng)好(hǎo)。高(gāo)溫燒結鎢骨架÷☆®法的(de)其中缺點是(shì)生(shēng)÷↑≤産工(gōng)藝周期長(cháng)且複雜(zá)，生(shēnα¶₩g)産成本較高(gāo)。
2、部分(fēn)混合粉燒結滲銅法
部分(fēn)混合粉燒結滲銅法的(de)工( ✘gōng)藝大(dà)緻有(yǒu)以下(xià)兩種：
此種方法工(gōng)藝流程簡單，适宜于制(zhì)造φ（Cu≈↑ ε）>20%的(de)鎢銅複合材料。這(¶δ§∑zhè)種方法生(shēng)産的(de)鎢銅材料，銅沿著(zhe)鎢®Ω晶界分(fēn)布，鎢骨架強度不(bù)如(rú)高(gāo)×溫燒結法，如(rú)用(yòng)此法作(zuò)為(wèi)斷☆ 路(lù)器(qì)中的(de)觸頭材料，易✘"産生(shēng)燒蝕現(xiàn)象。α∞♠此法對(duì)原材料成分(fēn)要(yào)求較高γ (gāo)，否則産品會(huì)含有(yǒu)較多¶λ≤π(duō)的(de)雜(zá)質和(hé)氣體(tǐ)。
b.文(wén)獻［6］介紹了(le)超細鎢粉的(de)注射成<♣♦形工(gōng)藝和(hé)熔滲工(gōng)藝，工(gōng)藝流 ×♣程如(rú)下(xià)：
這(zhè)種工(gōng)藝生(shēng)産的(de)W－™↕ 10%Cu和(hé)W－20%Cu相(xiàng)對(duì)密度€×均大(dà)于99%，利用(yòng)注''₹←射成形工(gōng)藝可(kě)以制(zhì)取形狀≠複雜(zá)的(de)零部件(jiàn)。£↑÷此工(gōng)藝中熔滲燒結時(shí)"¥δ≠間(jiān)對(duì)産品的(de)性能₩≤¶φ(néng)影(yǐng)響較大(dà)，随☆®著(zhe)熔滲時(shí)間(jiān)的(de)增加©∑π，産品的(de)相(xiàng)對(duì)密度、硬度、強度均有(yǒu)所提←©£"高(gāo)，但(dàn)超過某臨界值後性能(Ω εnéng)反而下(xià)降。這(zhè)是(shì)因為(wèi←ε)超細粉的(de)燒結機(jī)理(lǐ)所決定的(de)，超☆¶↔∑細粉的(de)熔滲燒結過程中出現(xiàn)固溶•♦££析出現(xiàn)象。
（二）直接燒結法
顧名思義，直接燒結法是(shì)将所需成分(fēn↓©)的(de)鎢和(hé)銅的(de)混合粉 ₩₽壓制(zhì)成形後直接燒結制(zhì)得(de)産品。根據所用(yòng)≥$♠"混合粉制(zhì)取方法的(de)不(bù)同，主要(yà→≈↑o)有(yǒu)混合氧化(huà)物(wù)共還(hái)原法和(hé)機(↑↓jī)械合金(jīn)化(huà)等工(gōng)₹€藝；按粉末粒度大(dà)小(xiǎo)不(bùλ₽)同，機(jī)械合金(jīn)化(huà)粉☆α又(yòu)分(fēn)為(wèi)一( §≥yī)般機(jī)械合金(jīn)化(huà)♥™粉和(hé)機(jī)械合金(jīn)化(huà)αα納米粉；另外(wài)還(hái)有(yǒu)液相(xià✔"®§ng)活化(huà)燒結法。以前這(zhè)種工(gōnπε'☆g)藝燒結後得(de)到(dào)的(de)鎢銅§÷材料密度較低(dī)（相(xiàng)對(duì)密度<£小(xiǎo)于97%）尤其是(shì)φ（Cu）<₹¥®γ15%的(de)材料更為(wèi)嚴重，因此一(yī)般無法直₹¶>接應用(yòng)。近(jìn)年(niá≠→>n)來(lái)由于制(zhì)粉方法及粉的(de)預處理(©εlǐ)方法改進，可(kě)以得(de)到(dào)δ÷密度高(gāo)的(de)燒結産品（相(x♥ σiàng)對(duì)密度大(dà)于99%），因此引起普遍關注并獲得(§¥ de)迅速發展。
1、混合氧化(huà)物(wù)共還(hái)原粉法
文(wén)獻［7～9］介紹的(de)典型工(gōng)藝如(rú)下(xiàε→↓)：
從(cóng)文(wén)獻［7］的(de)圖表中可(kě)以看(kàn)出利ββ用(yòng)共還(hái)原法可(kě)以< ©制(zhì)取含φ（Cu）>25%的(de)鎢銅材★料，相(xiàng)對(duì)密度幾乎可(kě)以達到(d€φ∑₩ào)99%，但(dàn)對(duì)于φ（Cu）<20%的(de)鎢 ®↔銅材料，此種方法生(shēng)産的(dβ e)産品相(xiàng)對(duì)密度較低(dī)。所以©δ'文(wén)獻［9］的(de)方法有(yǒu)了(le)進一(yī)步改進，對(✘≈®<duì)氧化(huà)物(wù)混合粉進行(xín÷ ×g)機(jī)械合金(jīn)化(huà)使之産生(shēng)☆>納米晶。結果表明(míng)，隻在1150℃進行(§>≈→xíng)低(dī)溫燒結就(jiù)可(kě)獲得(d®$>←e)相(xiàng)對(duì)密度大(¶ dà)于97%的(de)W－20%Cu材料。
2、活化(huà)液相(xiàng)燒結法［10～12］
活化(huà)液相(xiàng)燒結即是(s✘ππ&hì)在鎢銅材料中加入第三種金(jīn)屬元素，液相(x εα®iàng)燒結過程與鎢和(hé)銅生(shēng)成中間(jiān)相(xi£φ♠àng)或固溶，使鎢和(hé)銅發生(shēng)燒結作(zuò)用(yònδ✘g)。文(wén)獻［10～12］報(bào)道(dào)了(le)兩種比典型的(de)♥↓λ§工(gōng)藝：
從(cóng)相(xiàng)圖中可(kě'₽)以知(zhī)道(dào)，在鎢銅材料中加入钴或鐵(tiě)作(zuò£&¥)為(wèi)添加劑，钴和(hé)鐵(tε iě)可(kě)以與鎢形成中間(jiān)相 ®<(xiàng)Co7W6及Fe2W，并且在液态銅中有(yǒu)一(yī)定的(de)溶解度，钴和(hé)鐵(↕≈&φtiě)可(kě)在鎢顆粒的(de)邊緣形成一(yī)↕☆β個(gè)擴散能(néng)力很(hěn)強的(de)邊界≥ε層，這(zhè)樣就(jiù)可(kě)☆∏ 起到(dào)增強鎢銅材料的(de)燒結；而加入鎳，主要(yào)>✔是(shì)因為(wèi)鎳可(kě)以完全溶于液态銅中，在鎢中有(yǒu)一✔→®(yī)定的(de)溶解度，随著(zhe)燒結溫度的(de)增加，鎳在鎢中λ的(de)溶解度可(kě)以增加一(yī)些(xiē♠↕Ω)，但(dàn)幅度不(bù)大(dà)↔ש，所以鎳的(de)作(zuò)用(yòng)就(ji♠•∏ù)不(bù)如(rú)钴和(hé)鐵(tiě)。π$↔
3、機(jī)械合金(jīn)化(huà)納米粉法［13～17］
文(wén)獻［16］介紹的(de)典型工(gōng)藝是(shì)：
通(tōng)過機(jī)械合金(jīn)化(huà)方法可(kě)以很≈₽♥γ(hěn)方便地(dì)大(dà)量生(shēng)産納米材Ω☆¶β料，長(cháng)時(shí)間(jiā€→☆©n)的(de)高(gāo)能(néng)球磨處理(lǐ)，金(<βjīn)屬粉末的(de)特性發生(shēng)了(le)±變化(huà)。原來(lái)不(bù)相(xiàng"δ™)溶的(de)金(jīn)屬産生(shēng)了(le)互溶現↓™(xiàn)象。X射線衍射分(fēn)析，經過65h球磨處理(lǐ)後，C∏≥♠u原子(zǐ)已經固溶入W晶體(tǐ)中［17］。球磨過程中産生(shēng)大(dà)量的(de)晶體(ε×≥tǐ)缺陷也(yě)增加了(le)合金(jīn)的(de•₹)自(zì)由能(néng)，有(yǒu)助于産生(shēng★λ)過飽和(hé)固溶體(tǐ)，所以經過壓×♦↕制(zhì)成形，在較低(dī)的(de)燒結溫度下(ε©xià)，就(jiù)出現(xiàn)了(le)固相(xiàng)燒結≥₩↕現(xiàn)象。通(tōng)常情況鎢銅固相(xiàng€∑)燒結時(shí)晶粒幾乎不(bù)長(cháng)大(dà)，δ而文(wén)獻［15］報(bào)道(dào)經過機(jī)械合金(jīn)化(huà)處理(lǐ)★™✔£的(de)鎢銅粉在固相(xiàng)燒結時(shí)晶粒尺寸Ω>長(cháng)大(dà)很(hěn)多(duō)，而微(←φ∞✔wēi)觀結構內(nèi)部也(yě)和(hé)液相(xiàα•☆ng)燒結相(xiàng)似。這(zhè)有✔★"&(yǒu)以下(xià)幾種原因：
（1）高(gāo)能(néng)球磨過程機(jī)械合金(jīnσ₽)化(huà)粉儲存的(de)能(néng)量☆÷在加熱(rè)過程得(de)到(dào)釋放(fàng)，亞穩态的(de)鎢β • 銅晶粒轉變為(wèi)穩定狀态，如(rú)産生(shēng)♥£γ回複和(hé)再結晶，出現(xiàn)晶粒長(cháng)大(dà)₽；
（2）球磨過程帶進的(de)雜(zá)質，如(r"↑ú)Fe有(yǒu)助于鎢的(de)活化(hu♥$à)燒結，文(wén)獻［10～12］報(bào)道(dào)微(wēi)量添加劑Fe、Ni、Co可(k 'δ∏ě)以引起鎢的(de)活化(huà)燒結；
（3）雜(zá)質的(de)存在可(kě)→↓÷&以産生(shēng)鎢銅的(de)液相(xiàng)活化(huà)®✘≥燒結。機(jī)械合金(jīn)化(huà)法用(y≠ òng)來(lái)制(zhì)得(de)Cu含量大(dà)于20%的•>♣(de)W－Cu材料可(kě)以取得(de)滿意的(☆₩α$de)結果，但(dàn)對(duì)于φ（Cu）<15%₽★→¶的(de)W－Cu材料還(hái)有(yǒu)待進一(yī)步研究。
