鎢銅復(fù)合材料發(fā)展

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鎢銅復(fù)合材料由高熔點(diǎn)、高密度及低膨脹系數(shù)的鎢和高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱的銅組成，兼具二者的優(yōu)越性能，如具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、低膨脹系數(shù)、良好的高溫強(qiáng)度和抗電弧燒蝕性能等。早在上世紀(jì)三十年代，鎢銅復(fù)合材料由于其良好的耐壓強(qiáng)度和耐電燒蝕性能，在高壓電器開關(guān)等工業(yè)部門獲得了廣泛應(yīng)用。進(jìn)入六十年代，鎢銅復(fù)合材料逐漸在電阻焊電極、航空航天耐高溫零部件等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。此后，隨著制備技術(shù)的逐步提高，于九十年代作為電子封裝和熱沉材料開始在大規(guī)模集成電路和大功率電子器件等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。進(jìn)入二十一世紀(jì)，鎢銅復(fù)合材料更是作為破甲彈藥罩材料、導(dǎo)彈噴管材料及靶材等在軍事及高新技術(shù)領(lǐng)域引起關(guān)注。

現(xiàn)在，鎢銅復(fù)合材料由于其良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，已成為大功率微波器件和超大規(guī)模集成電路基片、嵌塊、連接件及散熱元件等不可缺的關(guān)鍵材料，其高導(dǎo)熱、高熱穩(wěn)定性及良好的近凈尺寸成形性，可提高微電子器件的使用功率，有利于實(shí)現(xiàn)器件的小型化和精密化發(fā)展。鎢銅復(fù)合材料的低熱膨脹系數(shù)及其熱膨脹系數(shù)的可調(diào)節(jié)性，有利于其與微電子器件中硅片、砷化鎵等半導(dǎo)體材料及管用陶瓷材料的連接匹配，避免熱應(yīng)力導(dǎo)致的熱疲勞破壞，拓寬了鎢銅復(fù)合材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

　　鎢銅復(fù)合材料由于其高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，良好的抗電弧、抗摩擦及熱穩(wěn)定性等，早已在電磁炮導(dǎo)軌、火箭導(dǎo)彈噴管喉襯及燃?xì)舛娴雀邷仡I(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。近年來，鎢銅復(fù)合材料逐漸被用作破甲彈藥罩材料，其高密度、高聲速及良好的力學(xué)性能，有利于提高破甲彈的破甲威力。歐美等發(fā)達(dá)國家研究表明，與純銅破甲彈藥罩相比，鎢銅復(fù)合材料藥罩在三倍口徑炸高的條件下，其破甲深度可提高 30%。隨著高性能鎢銅復(fù)合材料的制備技術(shù)和應(yīng)用研究的不斷發(fā)展，在軍事工業(yè)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

　　鎢銅復(fù)合材料是一種重要的粉末冶金材料，目前廣泛應(yīng)用的制備方法之一是“熔滲法”。該方法是將鎢粉或者鎢粉與少量銅粉的混合物壓制成坯，通過一定溫度下的預(yù)燒制備成多孔鎢骨架，再將金屬銅熔化并利用毛細(xì)管力作用使其沿鎢顆粒間隙流動(dòng)逐漸填充骨架，獲得鎢銅復(fù)合材料。溶滲法制備的材料具有致密度高，燒結(jié)性能好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能理想等優(yōu)點(diǎn)。

　　由于鎢和銅熔點(diǎn)差距大且互不相溶，采用粉末冶金法制備的鎢銅復(fù)合材料常有致密度不高的問題，通常導(dǎo)致材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)性能不足。為了不斷滿足工業(yè)發(fā)展提出的新要求，鎢銅復(fù)合材料的制備技術(shù)面臨重大改革的任務(wù)。近年來，高度彌散、納米化粉末制備技術(shù)、新型壓制及燒結(jié)技術(shù)的快速發(fā)展，使鎢銅復(fù)合材料的性能獲得了進(jìn)一步提高，有效拓寬了其在高新領(lǐng)域的應(yīng)用前景。