鎢銅復(fù)合材料（鎢銅合金）的制備方法

鎢銅復(fù)合材料是一種由鎢顆粒和銅粘結(jié)相組成的復(fù)合材料。這種復(fù)合材料既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹系數(shù)等特點，又具有銅的高塑性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特點，因此具有重要的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景，特別是在國防和科學(xué)領(lǐng)域有特殊地位。
　　鎢銅復(fù)合材料是一種由鎢顆粒和銅粘結(jié)相組成的復(fù)合材料。這種復(fù)合材料既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹系數(shù)等特點，又具有銅的高塑性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特點，因此具有重要的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景，特別是在國防和科學(xué)領(lǐng)域有特殊地位。
　　鎢具有高密度、高熔點、高強度、低熱膨脹系數(shù)，而銅具有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性。這兩種金屬元素既不互相固溶也不形成金屬間化合物，而且熔點相差很大，鎢3410°C，銅1084.5°C，因此，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)方法制備全致密鎢銅復(fù)合材料遇到了許多困難。目前研發(fā)的制備致密鎢銅復(fù)合材料的方法主要有以下一些。
　　一、熔滲法。其過程為：先制備出一定強度和密度的多孔鎢顆粒骨架，再注入金屬銅熔液，使其在毛細(xì)管力的作用下沿鎢顆粒間隙流動并對多孔鎢骨架的孔隙進(jìn)行填充和潤濕，從而獲得致密的鎢銅復(fù)合材料。該方法的關(guān)鍵技術(shù)之一在于制備結(jié)構(gòu)均勻，對銅潤濕性能好，雜質(zhì)含量少的鎢骨架。熔滲法在改善鎢銅復(fù)合材料韌性方面強于其他方法。
　　二、化學(xué)共沉淀法。其過程為：將濃硝酸在攪拌條件下加到硝酸銅溶液中，然后將混合溶液加入(NH4)2WO4溶液，在電磁攪拌作用下進(jìn)行化學(xué)共沉淀反應(yīng)，生成混合沉淀物，再經(jīng)馬弗爐焙燒、氫氣爐還原后得到鎢銅復(fù)合粉末，更后經(jīng)模壓成形、氫氣爐燒結(jié)得到鎢銅復(fù)合材料。與熔滲法相比，化學(xué)共沉淀法所制備鎢銅復(fù)合材料導(dǎo)熱導(dǎo)電性能更佳。
　　三、機械合金化法。其過程為：將鎢粉和銅粉進(jìn)行配料混合后，裝入球磨罐中進(jìn)行高能球磨混合，達(dá)到預(yù)定時間后，將其取出進(jìn)行壓制成形，再經(jīng)真空熱壓燒結(jié)后即得鎢銅復(fù)合材料。該方法通過高能球磨使鎢銅混合粉末經(jīng)受反復(fù)破碎、冷焊以達(dá)到鎢銅的機械合金化。機械合金化法可使鎢銅復(fù)合粉末粒度減小，分布均勻，同時使金屬表面活性更高，因而燒結(jié)性能更好。
　　四、熱壓燒結(jié)法。其過程為：將鎢、銅的混合粉末裝到模具內(nèi)，在一定的壓力、溫度下同時進(jìn)行壓制、燒結(jié)，得到鎢銅復(fù)合材料。熱壓燒結(jié)法可以獲得比熔滲法更高的燒結(jié)密度，并且可同時完成壓制與燒結(jié)兩道工序，大大降低了成形壓力，縮短了燒結(jié)時間，所制備鎢銅復(fù)合材料密度高且晶粒細(xì)小。
　　五、共還原燒結(jié)法。其過程為：將鎢、銅氧化物的粉末進(jìn)行混合，再經(jīng)壓制，成形后在還原性氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，即得鎢銅復(fù)合材料。共還原燒結(jié)法因其所制備鎢銅復(fù)合粉末的成分分布均勻而受到關(guān)注。
　　六、溶膠凝膠法。其具體過程為：先使易于水解的鎢酸銨和硝酸銅經(jīng)水解與縮聚逐漸凝膠化而形成前驅(qū)體，再經(jīng)干燥，煅燒和還原等后處理得到鎢銅復(fù)合粉末。與熔滲法相比，溶膠凝膠法所制備的鎢銅復(fù)合粉末的活性較大，純度較高，粒徑分布更均勻。
　　從研發(fā)情況看，熔滲法是目前制備鎢銅復(fù)合材料的主要方法；其他方法各有優(yōu)點但還難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化