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Cu基梯度功能材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-06热度:

目前,工业上常用的电导功能材料是银基合金材料,但是银是一种昂贵的稀有金属。
近年来,银的消耗量逐年增加。
据国家机电部统计,1990年国内仅用于电触头生产的银耗量约为1000余吨,价值ll亿元人民币,全世界仅电触头生产的银耗量每年在数万吨以上,耗银量相当巨大。
因此,为减少银的消耗,科研工作者不断寻求以铜代银的技术途径。

铜及铜合金是重要的金属功能材料,它具有多方面极为可贵的优良性能,诸如仅次于银的导电性、导热性,优良的耐海水腐蚀和大气腐蚀的性质。
铜较易与其他元素形成合金,从而提高其力学、物理性能,与其他金届相比,铜很容易从大自然中提取。
由于铜具有面心立方晶格,很容易进行塑性变形,所以可以获得各种形状的铜制品。
铜的再生金届可直接返回利用,具有很高的使用和回收价值。

作为导电、导热功能材料,铜被广泛应用于工业生产。
但铜的强度低,耐热性、耐磨性差,高温下易软化变形。随着信息技术的不断发展,微电子工业对导电金属材料的要求越来越高,要求导电金属材料既具有高导电性,又具有高强度、耐高温性能以及良好的耐磨损性能。
纯铜及现有铜合金在高导电率和高强度方面难以兼顾,也难以满足更高的性能要求。

目前的Cu基梯度功能材料主要由铜和另一种金属材料制成,例如Cu—Mo、Cu—W系列梯度功能材料等。
cu—Mo系FGM的一面是铜,另一面是铜,中间是成分逐渐过渡的铂铜复合层。其优点是能够很好地缓和由于铂与铜物性上的差异而造成的巨大热应力,整体具有较好的力学性能、导电导热性、抗烧蚀性、抗热疲劳等性能,使其能够承受很大的热变动和机械应力,而且可以充分发挥铂和铜各自的特点。

钨铜梯度功能材料是近年来兴起的一种新型钨钢复合材料,其一端是高熔点、高硬度、低热膨胀系数的金属钨或低含铜的钨钢;
另一端是高导热、高导电、塑性好的金属铜或是高含铜的钨钢;
中间是组成呈梯度变化的过渡层。

这种新型非均质复合材料将钨和铜的不同性能融为一体,能够很好地解决因熔点相差较大而存在的连接问题,很好地缓和钨和铜之间的热应力,有利于钨和铜充分发挥各自的本征特征,获得较好的力学性能、抗烧蚀性、抗热震性等综合性能。

钨钢梯度功能材料的这些优点拓展了其应用领域,吸引了研究者们的兴趣。
尤其是在等离子部件及电子材料领域中的应用,其既能承受高能热流的冲击,又能很好地解决与陶瓷基板的封接问题。
此外,在高温条件下,铜蒸发吸热会产生自冷却作用。
但是,钨钢梯度功能材料的制备工艺情况不太乐观,现有的制备工艺主要以熔渗法和粉末冶金法为主,但在一定程度上都存在着不足。


Cu基梯度功能材料第1张图

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