钨铜合金

　　钨铜合金综合了金属钨和铜（银）的优点，其中钨熔点高(钨熔点为3410℃，铜的熔点1083℃)，密度大(钨密度为19.34g/cm3，铜的密度为8.89g/cm3) ；铜（银）导电导热性能优越，钨铜合金(成分一般范围为WCu7~WCu50)微观组织均匀、耐高温、强度高、耐电弧烧蚀、密度大；导电、导热性能适中，广泛应用于耐高温材料、高压开关用电工合金、电加工电极、微电子材料，做为零部件和元器件广泛应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。

　　钨铜合金为钨、铜两元素组成的一种两相结构假合金，是金属基复合材料。由于金属铜和钨物性差异较大，因此不能采用熔铸法进行生产，现在一般采用粉末冶金技术进行获得。采用粉末冶金方法制取钨铜合金的工艺流程为配料混合－－压制成型－－烧结熔渗－－冷加工.

　　钨铜应用 

　　钨铜复合材料是由钨和铜两种互不固溶的金属构成的假合金，它结合了钨的高熔点、高硬度、低的膨胀系数和铜的高导电。导热性能，是一种性能十分优良的复合材料。钨铜材料不仅具有良好的导热性和较低的热膨胀系数，而且还可以通过改变其钨铜的含量来设计其热导率和膨胀系数，这些特性使得钨铜复合材料在电子、电工、航天航空等领域得到了广泛的应用，其中主要集中在以下几个方面:

　　1.电触头材料 

　　钨铜材料一个非常重要的应用就是作为高压电器开关的电触头。电触头材料亦称触点或是接点，是高、低压电器的关键元件，担负着接通和分断电流的作用，直接影响着开关、电器的可靠性和使用寿命。钨铜合金触头在燃弧过程中，表层低熔点的铜首先熔化，由于毛细管作用被吸附在钨骨架毛细管孔中，在电弧高温作用下蒸发并带走大量热量，使钨骨架冷却，从而使触头具有良好的开断性能。钨骨架由于熔点很高，在电弧中的烧蚀极小，即使局部温度过高也不会发生熔焊，从而保证了开关性能的稳定性、可靠性和长寿命。而且钨的含量越高，抗烧损的性能越好，但导电率低，具体的使用要进行具体的选择。

　　目前，电触头用钨铜材料除了常规的高压电器开关外，其主要的发展是:一是超高压用的钨铜电触头，由50万伏为主向75万伏甚至200万伏以上发展；二是中等电压用真空钨铜材料。作为真空用钨铜触头材料除了要具有常规电触头所需求的性能外，特别要求符合真空应用时材料极低的气体含量，这就要求采取特殊的制取工艺，如高温或真空脱气，真空熔渗等。真空钨铜触头材料与传统的钨铜触头材料不同的是还发展了高钨低铜的的钨铜制品，如W-Cu10、W-Cu15等。某些使用条件要求低截流值的钨铜材料，则可以在其中加入少量的三方金属如锑、鉍、碲等。

　　2.电极头材料 

　　在电火花加工发展开始的较长时间，普遍采用铜或铜合金作为加工电极。虽然铜和铜合金价格低廉、使用方便，但是由于铜以及铜合金电极不耐电火花烧蚀，电极消耗大，加工精度差，有时需进行多次加工。随着模具精度以及许多难加工材料部件的用量不断增加，以及电火花加工工艺的日益成熟，钨铜材料作为电火花加工电极的用量与日俱增。目前，钨铜合金可作为电阻焊电极、电火花加工电极、等离子电极等电极材料。在电火花加工过程中，电极材料的作用是输送加工脉冲，并以自身最小的损耗去蚀除工件。钨铜材料具有加工速度快、加工质量高、电极材料损耗小的特点。因此，对于高转速工模具及难加工材料的精加工等具有明显优势。作为电火花加工电极要求钨铜材料既有良好的导电导热性能，同时还要有很好的抗火花腐蚀性能，并且材料组织要非常均匀致密。

　　3.高温材料 

　　20世纪60年代，美国就开始将钨铜材料应用在火箭导弹的喷管喉衬及燃气舵等高温环境下。钨铜作为高温材料应用的原理是当燃气温度接近甚至超过金属钨的熔点时（>3000℃），钨铜材料中所含的铜蒸发而大量吸热，这样就会大大降低钨铜部件的温度，从而使其能够在一般材料无法承受的高温下使用。因此，钨铜材料的一个重要的用途是作为火箭、导弹等高温高速气流烧蚀、冲刷的高温部件，如燃气舵、喷管、喉衬、鼻锥等。另外，还可以用作坦克穿甲弹的药型罩、增程炮的尾喷管、电磁炮的轨道材料。随着各国航天及军事工业的发展，高温用钨铜材料的需要将大幅增长。作为高温用的钨铜材料质量要求严格，特别是他在高温下的强度和高温燃气中的烧蚀性能。

　　4.电子封装及热沉材料 

　　近年来，随着电子器件的大功率化和大规模集成电路的发展。对电子封装材料的要求越来越高。由于钨铜材料既有极高的耐热性和良好的导电导热性，同时又具有与硅片、砷化镓及陶瓷材料相匹配的热膨胀系数，并且还可以通过条件钨铜的相对含量来设计材料的性能。因此，钨铜复合材料成为微电子封装领域的理想材料，在上世纪九十年代，钨铜材料就作为新的重要的电子封装和热沉材料得到了应用。目前已经作为基片、连接件和散热组件等被广泛用于计算机中央处理系统、大规模集成电路和大功率微波器件中。作为电子封装及热沉材料，对于钨铜材料的质量和性能具有更高的要求，不仅要求高的纯度和组织均匀 、好的气密性（高致密度）、低的气体含量（好的真空性能），而且更要求高的导电导热性和严格控制的热膨胀系数。

　　5.其他材料 

　　根据钨铜复合材料等各项特性，各种新的可能应用不断的研究和开发:它可以作为重载荷滑动摩擦轴套的加强筋；用作高速旋转和运动的固体密封件；各种仪器仪表中要求无磁性、低膨胀、高弹性模量、防辐射屏蔽等特殊要求的零部件；真正发展中的实验聚合反应堆；可以承受和传递大热流的装置材料。另外，在激光器、通讯设备、办公设备以及体育和运动器件中也有钨铜的应用。

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