钨铜合金设计 毕业设计 .doc

目 录 引 言 1 一. 钨铜合金概况 2 1.1钨铜合金的性能及应用 2 1.2 钨铜合金的制备 3 1.2.1 熔渗法 3 1.2.2 活化液相烧结法 5 1.2.3 金属注射成型（MIM） 6 1.2.4 热压烧结法 7 1.2.5 超细混合粉末的直接烧结 8 二. 包覆粉及研究进展 8 2.1包覆粉的制备方法 9 2.1.1机械化学改性法 10 2.1.2溶胶-凝胶法 11 2.1.3 均相沉淀法 11 2. 1.4物理气相沉积法 12 2. 1.5化学镀法 13 三.钨铜板材的研究进展 14 3.1普通轧制 14 3.2金属粉末轧制 14 3.3其他制板技术 15 四.流延技术及应用 16 4.1.流延法 16 4.2.溶液流延法 17 参考文献 19 引 言 钨铜合金由于自身的诸多优良特性，目前己广泛应用于大容量真空断路器和微电子领域。上世纪30年代中期，伦敦镭协会的Melennan和Smithells最早进行了钨铜合金的研制。这类合金在国防、航空航天、电子信息和机械加工等领域中具有十分广泛的用途，在国民经济中占有重要的地位。钨基合金受到了世界各国的高度重视，已成为材料科学界较为活跃的研究领域之一。 钨具有高的熔点、高的密度、低的热膨胀系数和高的强度，铜具有很好的导热、导电性。由W和Cu组成的W-Cu合金兼具W和Cu的优点，即具有高的密度、良好的导热性和导电性、低的热膨胀系数。随着微电子信息技术的发展，电子器件的小型化和高功率化，器件的发热和散热是其必须面对的一个重要问题。W-Cu合金的高导热性可以满足大功率器件散热需要，尤为重要的是，其热膨胀系数(CTE)和导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计，可以与微电子器件中不同半导体材料进行很好匹配连接，从而避免热应力所引起的热疲劳破坏。因此在大规模集成电路和大功率微波器件中，钨铜合金薄板作为电子封装基板、连接件、散热片和微电子壳体用材可以有效减少因散热不足和热膨胀系数差异导致的应力问题，延长电子元件的使用寿命，具有广阔的应用前景。 W-Cu合金由导电性高的铜和难熔金属钨组成。金属钨和铜之间既不相互溶解也不形成金属间化合物，钨和铜只能形成假合金(pseudo-alloy)。钨铜两相单体均匀混合存在，因此W-Cu合金呈现出钨的耐高温、高硬度、低膨胀系数等优点，和铜的高导热导电性、好的塑性等综合优异性能.钨一铜材料具有出色的抗电弧烧蚀、抗熔焊性和良好的导电、导热性，均已广泛应用于中、高压电器、通讯、航空、航天和军工等领域。 通常，制备钨铜合金采用钨粉和铜粉机械混合、成形和烧结的方法，或者采用熔渗工艺。但由于钨和铜的性质差异很大，因此难以达到钨和铜的均匀分布，导致性能降低或不稳定。利用钨铜复合粉末可以解决上述问题。目前，国内外制备钨铜复合粉末的方法主要有机械合金化、溶胶一凝胶法和机械一热化学工艺合成法，但是机械合金化法和溶胶一凝胶法很难制得钨相和铜相均匀分布的W-Cu复合粉;机械一热化学工艺合成法制得的W-Cu复合粉末纯度不高。 目前，钨铜复合材料各种新的可能应用正在不断的开发和研究中，不同粒度的钨粉化学镀铜后的应用也不同，粒度小的钨粉化学镀后的W-Cu复合粉末被广泛的应用在微电子信息技术领域和航天领域，例如电子封装、热沉材料和火箭喷嘴、飞机喉衬;粒度大的钨粉包覆后在军工方面得到广泛应用，例如可用来制备药形罩，因为适当粒度的粗钨粉密度更大，可以大大提高破甲弹的破甲威力。 (MIM) 、热压烧结法、超细混合粉末的直接烧结等方法。 1.2.1 熔渗法 熔渗法机理主要是在金属液相润湿多孔基体时，在毛细管力作用下，金属液沿颗粒间隙流动填充多孔W骨架孔隙，从而获得较致密的材料，采用该方法可以改善W-Cu合金的韧性。梁容海[2]等人对高钨含量合金的熔渗机理作了深入探讨，并采用熔渗法制备致密度高的W-Cu合金材料，其导热和导电性良好。熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种方法。 高温烧结钨骨架后渗铜是直接将钨粉压制成形，在高温的氢气中烧结形成骨架，然后将烧结的钨坯在真空或保护气氛中在高于铜的熔点的温度下烧结。在烧结的过程中依靠毛细管作用，使熔融的铜渗入钨骨架。此工艺可以制得相对密度大于99.2%的W-Cu合金[3]。由于烧结温度很高，钨粉还原很充分，低熔点的杂质及难还原的低价氧化物都可以通过挥发和热分解除去。所以该方法可以获得较高强度的骨架，使该材料更耐电弧烧损。又由于烧结骨架中总存在着极少量的封闭空隙能被熔渗的金属填充，熔渗后还可以经冷、热加工进一步提高密度。烧结钨骨架适宜于制取低铜含量[≤15%(质量分数)]的真空W-Cu合金。目前，此方法已经在一些大中型高压断路器和真空开关用钨铜基触头生产中应用。 高温烧结钨骨架的具体工艺流