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鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

來源:神秘圓月w、中國鎢業時間:2023-12-07 16:44

鎢是極為重要的國家戰略資源,以鎢為基礎元素的復合材料在軍/民兩大領域都有著廣泛的應用。鎢銅合金是以鎢和銅為主要成分通過粉末冶金方法制備的一種“假合金”,其因兼具良好的導電、導熱、高熔點、高電擊穿強度、低接觸電阻、高耐焊性以及高抗熱等性能,被廣泛應用于電加工電極材料、發汗制冷材料、電力系統中的電觸頭材料、熱沉材料等領域。

鎢銅合金的性能與用途

1、電觸頭用鎢銅材料

鎢銅合金具有高耐電壓強度、抗電侵蝕能力和抗熔焊等特性,因此可應用于中高壓電觸頭材料。

采用羅柯夫斯基線圈和高壓探頭同時測量銅鉻與鎢銅合金的電弧電流和電弧電壓,對不同成分配比的銅鉻與鎢銅合金,隨后用掃描電子顯微鏡觀察形貌。對比結果顯示:鎢銅材料比銅鉻材料具有更好的耐電弧燒蝕性。

電觸頭用鎢銅合金除了常規的宏觀性能要求外,還要求合金內部氣孔率低,微觀組織均勻等,故研發新工藝改善微觀組織提高鎢銅合金的綜合性能,制備耐電弧侵蝕等綜合性能更好的鎢銅合金將是電觸頭材料的研究熱點。

2、電加工電極用鎢銅材料

電火花加工電極早期采用純銅或者石墨電極,盡管價格便宜但電極材料不耐燒蝕,并且加工出來的模具表面光潔度較差、組織不均勻、加工后材料機械強度下降等缺陷。與傳統電極材料相比,鎢銅合金的組織均勻,具有耐高溫、耐電弧燒蝕、耐磨且導電導熱性能更好的優點,此外,電極用鎢銅合金還具有良好的加工精度、較小的損耗量和在輸送加工脈沖電流負載下仍然保持較好的穩定性等優點,因此電火花電極用材料是鎢銅合金一個重要的應用領域。

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

鎢銅電極材料特性

3、航天航空用鎢銅合金

當鎢銅合金受到高溫輻射時,合金中的銅相有兩種吸熱現象:首先是銅熔化吸熱,此時銅由固相轉變為液相,液相沿鎢骨架毛細管擴散至外部,并逐漸包裹表面層;其次銅的氣化吸熱,隨著溫度升高,液相轉變成氣相,氣相高速流動將熱量帶離鎢骨架表面,此時合金溫度快速降低,冷卻效果比熔化吸熱要更強。

在應用過程中稱之為鎢銅合金的“自發汗”降溫過程,正是由于上述特性使得鎢銅合金在航天航空領域得到了廣泛應用。

隨著溫度的升高,鎢銅復合材料和W-10%Mo-Cu(質量分數)復合材料的高溫抗拉強度均降低,但W-10%Mo-Cu(質量分數)復合材料的高溫抗拉強度明顯優于鎢銅復合材料。通過以上分析表明,對鎢銅合金添加其他元素,調控其成分配比,能夠有效提高鎢銅復合材料高溫力學性能。

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

W-Cu合金高溫抗拉強度

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

鎢銅合金的性能與用途,紫銅和鎢銅的區別

W-Cu-10%Mo(質量分數)高溫抗拉強度

4、微電子用鎢銅材料

隨著大規模集成電路、大功率電子器件的發展,對熱沉材料提出了低膨脹、高導熱等性能要求,鎢銅合金由于兼具高導電導熱、低膨脹系數等綜合性能在微電子領域得到了廣泛應用。

鎢銅合金良好的導電導熱性和低膨脹系數性能減少了電子元件因熱應力所造成的疲勞損傷,鎢銅合金的熱膨脹系數與以硅、砷化鎵等為主要成分制備的基體材料相匹配,因而能有效增強微電子封裝材料的使用壽命,提高電子器件的精度。

新技術和復合工藝的應用使微電子用鎢銅合金材料的綜合性能不斷提高,但高成本、低效率的制備技術仍然制約其產業化發展,因此低成本、高效率制備微電子領域用鎢銅合金還需要更加深入的研究。

紫銅和鎢銅的區別

紫銅可以理解為純銅,因在氧化性的條件下表面會發生氧化生成紫色的氧化膜而命名。

鎢銅是鎢和銅組成的假合金,常用合金的銅含量10%~50%。

紫銅顏色為玫瑰紅色,具有良好的塑性、延展性、耐蝕性和導電導熱性,不過強度和硬度較差。值得注意的是,微量的雜質對產品的導電和導熱性能有嚴重影響。

鎢銅具有較高的強度、熔點、密度、硬度,較好的塑性、耐熱性、抗粘附性、耐電弧燒蝕、導電導熱性和發汗作用。不過,其顏色隨著銅含量的增加由淺變深。

鎢銅與黃銅、紫銅、白銅的區別

區別一:它們的含量不同,鎢銅含鎢量大,其它銅類含有別的金屬。

區別二:它們的比重不同,鎢銅的比重較大(14.5克/立方里米),其它銅比重小,黃銅的比重為8.92克/立方厘米。

區別三:鎢銅硬度最高,黃銅與紫銅的硬度相對低。

區別四:鎢銅耐高溫、高壓性能比黃銅、紫銅與白銅性能強,而且耐腐蝕性也較強。從

以上幾點的比較,可以得出一個結論,鎢銅是比其它銅的性能優越,而且適應范圍廣,應用于各種高精尖工業(航空領域)之中,其具有的特性成為一種耐高溫與高壓的特殊合金材料。


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