粉末包套熱變形法製備大尺寸鎢銅合金

鎢銅合金由於自身的諸多優良特性，目前已廣泛應用於大容量真空斷路器和微電子領域。鎢銅在電工材料方面應用主要包括電觸頭材料和電極材料。鎢銅合金板材由於其膨脹係數小、導電導熱性好等優點，已經作為一種新型的電子封裝材料應用於功率電子器件。

鎢與銅不互溶，因此只有通過粉末冶金的方法才能獲得這兩種金屬的複合，但是制取完全緻密的粉末材料有很大難度。傳統採用熔滲法來製備，它是將鎢粉或摻入部分銅粉的混合粉壓制成坯塊，製備成具有一定密度和強度的多孔鎢骨架基體，然後在坯塊上放置所需要的銅，當加熱到銅熔化後，銅液相填充孔隙，從而獲得綜合性能較為優良的鎢銅材料，但熔滲法的缺點是緻密化速度慢，緻密化程度低。常規的熔滲燒結和簡單的液相燒結難以滿足98%相對密度的要求，通過增加成形壓力來提高生坯密度，可達到提高最終密度的目的。

近些年，逐漸興起的粉末包套熱變形法可大幅提高鎢銅合金的相對密度（＞98%），且有著細小的晶粒組織、高硬度和良好的導電性能。但是，熱擠法存在一定的局限性：首先，受擠壓工藝的限制，該法很難獲得大尺寸的鎢銅寬板和薄板；其次，在800~1000℃對鎢銅合金進行熱變形，由於此時加熱溫度位於銅熔點（1083℃）以下，銅相仍然處於固態，流動性和填充孔隙性能較差，容易出現偏聚和大孔，影響導電導熱性能，同時，在燒結過程中，鎢相長大也會大大降低材料的硬度值。所以，粉末包套熱變形方法還存在改進的空間，有學者據此進行了方案升級，製備升級內容如下：

按鎢粉∶銅粉品質比為30∶70，鎢粉直徑為1.2μm，銅粉直徑50μm，球磨轉速150rpm、球磨時間2.5h；在600MPa下將混合粉末模壓成400mm×200mm×10mm的鎢銅冷壓板坯，用包套厚度5mm低碳鋼套包鎢銅冷壓坯，以升溫速率30℃/min加熱到1100℃，並保溫30min，在Φ400×400mm的軋機上多道次熱軋制，得到鎢銅板材。該鎢銅板材緻密度達到99.3%，電導率82%IACS，硬度值95HV。

上述方法的原理是將鎢銅粉冷壓坯包套後不經燒結，在銅熔點附近溫度直接熱變形，利用高溫變形過程中銅相溫度接近或超過自身熔點產生的暫態液相化效果，大幅提高銅相的流動性和對孔隙的填充性能。這種方案為高性能大尺寸鎢銅板材的製備提供了一種低成本可規模化的生產工藝，在超過銅熔點的溫度下軋製，通過軋製壓力下液相銅的快速流動，充分填充孔隙，並形成完整的導電銅網路，可獲得接近全緻密且具有高硬度和良好導電導熱性能的鎢銅合金板材。

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