Cunoștințe despre industria cuprului: Procesul de producție al aliajului de tungsten-cupru
Procesul de producție al aliajului de cupru tungsten:
1. Metoda de infiltrare a topiturii cuprului de tungsten
Metoda de infiltrare a topiturii este de a presa pulberea de wolfram într-o țagle, de a pre-sinteriza la o anumită temperatură pentru a pregăti un schelet de matrice de tungsten poros cu o anumită densitate și rezistență, apoi topiți cuprul metalic cu un punct de topire inferior și infiltrați-l în schelet de tungsten pentru a obține un material mai dens de cupru tungsten. Mecanismul său este în principal că, atunci când faza metalică lichidă udă matricea poroasă, lichidul metalic curge de-a lungul spațiului de particule sub acțiunea forței capilare pentru a umple porii scheletului poros de wolfram, obținând astfel un material mai dens. Această metodă poate îmbunătăți duritatea materialelor din cupru de tungsten. Materialul compozit de cupru de tungsten de înaltă densitate preparat prin metoda de infiltrare a topiturii are o conductivitate termică și electrică bună, dar este dificil ca scheletul de tungsten să facă toți porii conectați și consistenti ca dimensiune și este, de asemenea, dificil să se asigure uniformitatea distribuția cuprului în produs după infiltrarea topiturii, care este obligat să afecteze proprietățile materialului. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de formare aproape de plastificare a pulberilor și cerințele tot mai mari ale științei și tehnologiei moderne pentru complexitatea pieselor și componentelor, pregătirea scheletelor de wolfram s-a dezvoltat de la formarea tradițională a matrițelor de metalurgie a pulberilor la formarea prin extrudare și formarea prin injecție. De exemplu, RM German și alții din Statele Unite au folosit tehnologia de turnare prin injecție pentru a pregăti scheletele de tungsten și au obținut rezultate bune. Au pre-sinterizat scheletul de tungsten pre-preparat la 900 de grade și s-au infiltrat prin topire la 1500 de grade timp de 90 ~ 120 de minute. Aliajul obtinut a avut performante excelente. Deoarece materialul compozit tungsten-cupru preparat prin această metodă are performanțe excelente, este cel mai utilizat. Cu toate acestea, această metodă are, de asemenea, mari neajunsuri, care se manifestă în mod specific în necesitatea prelucrării după infiltrare pentru a îndepărta excesul de cupru metalic, ceea ce crește costul prelucrării ulterioare, reduce rata de randament și nu este propice utilizării în piese cu forme complexe. .
2. Sinterizarea în fază lichidă la temperatură înaltă a cuprului de tungsten
Sinterizarea în fază lichidă la temperatură înaltă este o metodă de proces pentru prepararea materialelor compozite de tungsten-cupru prin amestecarea pulberii de tungsten și a pulberii de cupru într-o anumită proporție, presare și sinterizarea în fază lichidă. Metoda tradițională realizează de obicei sinterizarea în fază lichidă la temperatură înaltă la o temperatură de peste 300 de grade peste punctul de topire al cuprului pentru a-l face dens. Caracteristica este că procesul de producție este simplu, dar există dezavantaje, cum ar fi temperatura ridicată de sinterizare, timp lung de sinterizare, cantitate mare de volatilizare a cuprului, performanță slabă de sinterizare și densitate scăzută de sinterizare (doar 90 ~ 95 din densitatea teoretică), care nu poate îndeplini cerințele de utilizare. Prin urmare, pentru a îmbunătăți densitatea materialului, după sinterizarea în fază lichidă trebuie adăugate pași relevanți de post-procesare, cum ar fi represare, presare la cald, calcinare la cald etc., dar acest lucru crește complexitatea procesului și limitează aplicarea acestuia. Materialul de cupru tungsten preparat prin metoda de compactare explozivă de către AKBhalla18 și colab. are un efect bun de sinterizare în fază lichidă la temperatură înaltă. În plus, s-a constatat în procesul de sinterizare în fază lichidă la temperatură înaltă că dimensiunea particulelor pulberilor de tungsten și cupru afectează, de asemenea, densitatea de sinterizare a compozitelor de tungsten cupru. Cu cât pulberea este mai fină, cu atât densitatea de sinterizare obținută este mai mare.
3. Pulbere de cupru de tungsten ultrafină/nano și metoda de densificare aproape completă de sinterizare într-un singur pas
Pulberea ultrafină/nano are o serie de caracteristici excelente: cum ar fi granule fine de pulbere, suprafață specifică mare, interfață mare de contact între pulberi, activitate mare de suprafață, forță motrice mare de sinterizare, temperatură scăzută de sinterizare, densificare rapidă, densitate mare și performanță bună fără adăugarea oricărui activator. Prin urmare, materialul compozit tungsten-cupru preparat cu pulbere ultrafină are densitate foarte mare, conductivitate termică și electrică ridicată, microstructură foarte fină și uniformă și are avantaje incomparabile față de materialul compozit tungsten-cupru preparat prin metode convenționale. Există multe metode de preparare a pulberilor compozite ultrafine/nano wolfram-cupru, cum ar fi alierea mecanică (MA), metoda sol-gel (Sol-Ge1), metoda de sinteză a procesului mecanic-termochimic (Procesul Mecano-Termochimic) etc.
4. Sinterizarea în fază lichidă activată cu tungsten-cupru
Sinterizarea în fază lichidă activată este o metodă de adăugare a unei urme ({{0}}.{1-0.5) dintr-un al treilea element metalic, cum ar fi Pd, Ni, Co, Fe etc. material wolfram-cupru pentru a promova faza de tungsten care este insolubilă în cupru să se dizolve în faza de cupru și să formeze o fază 7-conținând aceste elemente metalice în timpul procesului de sinterizare în fază lichidă. În comparație cu metoda de sinterizare în fază lichidă la temperatură înaltă, această metodă nu numai că reduce temperatura de sinterizare și scurtează timpul de sinterizare, dar și îmbunătățește foarte mult densitatea de sinterizare. JL Johnsonl1 și colab. a studiat efectul de activare al elementelor de tranziție Pd, Ni, Co și Fe asupra sinterizării materialelor din cupru tungsten. Studiul a arătat că Co și Fe au cel mai bun efect de activare, ceea ce poate îmbunătăți semnificativ densitatea materialelor din cupru de tungsten. Efectul de activare al Ni și Pd în W-Cu nu este evident, ceea ce este mai rău decât cel din pulberea de tungsten pur. Motivul este că Ni, Pd și Cu formează o soluție solidă infinită și nu pot juca un efect de activare, în timp ce Co, Fe și Cu formează doar o soluție solidă limitată. În timpul procesului de sinterizare, a doua fază formată din oligoelemente va precipita la limita granulelor și va forma compuși intermetalici, ceea ce favorizează densificarea wolframului. Studiul lui JL Johnson și RMGerman și colab. asupra sistemului W-lOCu a arătat, de asemenea, că atunci când conținutul de Co este de 0,35, performanța materialului după sinterizare la 1300 de grade timp de 1 oră este foarte bună. Sinterizarea în fază lichidă îmbunătățită prin activare poate permite materialelor din cupru tungsten să obțină o densitate relativă, duritate, rezistență la încovoiere și alte proprietăți mai mari. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că adăugarea de activatori va afecta conductivitatea electrică și termică a cuprului de fază de înaltă conductivitate, reducând astfel semnificativ conductivitatea termică și electrică a materialului, ceea ce este nefavorabil pentru materialele microelectronice care necesită o conductivitate electrică și termică ridicată. . Prin urmare, materialele preparate prin această metodă sunt potrivite doar pentru ocaziile în care nu este necesară conductivitatea electrică și termică.
Toată lumea cunoaște calitățile aliajelor de tungsten de cupru. Să vorbim despre metoda de identificare a aliajelor de tungsten de cupru: dacă cunoașteți conținutul de tungsten de cupru, îl puteți calcula pe baza densității, care este o identificare aproximativă. Cea mai științifică verificare este de a face analize de difracție cu raze X, care pot vedea cu precizie elementele conținute în material.
