Tietoja volframi-kuparikomposiittimateriaalien tutkimuksesta
Volframi-kupari-komposiittimateriaalilla on korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus, alhainen laajenemiskerroin, hyvä korkeiden lämpötilojen lujuus ja valokaaren ablaatiovastus, ja niitä on käytetty laajalti sähkötekniikassa, mekaanisessa käsittelyssä, elektroniikkatiedoissa ja muilla aloilla. Tässä artikkelissa esitellään volframi-kupari-komposiittimateriaalien perinteinen prosessi ja uusi valmistustekniikka, tarkastellaan sen sovelluksia sähkökytkimien, elektrodien, mikroelektroniikan ja sotateollisuuden aloilla sekä tarkastellaan sen valmistustekniikkaa ja sovelluskehitystä.
Esipuhe
Volframi-kupari-komposiittimateriaalien tutkimus- ja kehitystyöt voidaan jäljittää 1930-luvulle asti. Hyvän jännitekestävyyden ja sähköisen ablaatiokestävyyden ansiosta sitä käytettiin laajalti teollisuuden aloilla, kuten suurjännitekytkimillä. 1960-luvulla volframi-kupari-komposiittimateriaalit löysivät vähitellen sovelluksia sellaisilla aloilla, kuten vastushitsauselektrodeissa ja ilmailun korkeita lämpötiloja kestäviä komponentteja. Siitä lähtien valmistustekniikan asteittaisen parantamisen ja sovellusalueiden jatkuvan laajentamisen myötä volframi-kupari-komposiittimateriaalien kehitys ja käyttö ovat vähitellen kypsyneet. 1990-luvulla niitä alettiin käyttää elektroniikkapakkaus- ja jäähdytyselementtimateriaaleina suurissa integroiduissa piireissä ja suuritehoisissa sovelluksissa. Elektroniset laitteet ja muut alat ovat saaneet laajaa huomiota. 2000-luvulle tulleita volframi-kupari-komposiittimateriaaleja on käytetty sotilas- ja korkean teknologian aloilla panssaria lävistävinä ammusten kansimateriaaleina, ohjusten suutinmateriaaleina ja kohdemateriaaleina [1].
Volframi-kupari-komposiittimateriaalit koostuvat volframista, jolla on korkea sulamispiste, korkea tiheys ja alhainen laajenemiskerroin, sekä kuparista, jolla on korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus. Sillä on molempien erinomaiset ominaisuudet, ja sitä käytetään laajalti teollisuuden aloilla, kuten elektroniikka, sähkölaitteet, koneet ja ilmailu [2–4], ja sillä on laajat sovellusmahdollisuudet monilla korkean teknologian aloilla. Volframin ja kuparin sulamispisteiden välillä on kuitenkin suuri ero, eivätkä ne ole yhteensopivia keskenään. Jauhemetallurgialla valmistettujen volframi-kupari-komposiittimateriaalien tiheys ei ole korkea, mikä yleensä johtaa riittämättömään sähkönjohtavuuteen, lämmönjohtavuuteen ja materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin. Teollisen kehityksen uusien vaatimusten täyttämiseksi jatkuvasti volframi-kupari-komposiittimateriaalien valmistustekniikka ja sovelluskehitys ovat kokeneet useita monimutkaisia kehitysprosesseja.
1. Volframi-kupari-komposiittimateriaalien valmistustekniikka
1.1 Infiltraatiomenetelmä
Infiltraatiomenetelmänä on puristaa volframijauhetta tai seosta volframijauheesta ja pienestä määrästä kuparijauhetta aihioksi ja valmistaa huokoinen volframirunko esisintraamalla tietyssä lämpötilassa ja sulattaa sitten metallikupari ja käyttää kapillaarivoimaa. jotta se virtaa volframihiukkasten välisiä rakoja pitkin. Luuranko täytetään vähitellen volframi-kupari-komposiittimateriaalin saamiseksi [5]. Koska volframirungon huokosten liitettävyyttä ja koon konsistenssia on vaikea hallita, on vaikea varmistaa kuparifaasin tasaista jakautumista tunkeutumisen jälkeen, ja kuparirikas iho tunkeutumisen jälkeen on käsiteltävä myöhemmin, mikä ei ole suotuisaa monimutkaisten osien valmistus [ 6-8]. Kuitenkin yhtenä laajalti käytetyistä perinteisistä menetelmistä volframi-kupari-komposiittimateriaalien valmistamiseksi liuosinfiltraatiomenetelmällä valmistetuilla materiaaleilla on korkea tiheys, hyvä sintrauskyky ja ihanteellinen sähkön- ja lämmönjohtavuus.
1. 2 Korkean lämpötilan nestefaasisintrausmenetelmä
Korkean lämpötilan nestefaasisintrausmenetelmässä sekoitetaan ja muotoillaan tietty määrä volframijauhetta ja kuparijauhetta ja sintrataan ne kuparin sulamispisteen yläpuolella olevassa lämpötilassa volframi-kupari-komposiittimateriaalin saamiseksi. Nestemäisen kuparin ja volframin pinnan huonon kostuvuuden vuoksi tällä menetelmällä valmistettujen volframi-kupari-komposiittimateriaalien sintraustiivistysprosessi on pääasiassa hiukkasten uudelleenjärjestely, joka vaikuttaa lopullisen materiaalin sintraustiheyteen. Kuitenkin yhtenä perinteisistä volframi-kupari-komposiittimateriaalien valmistusmenetelmistä korkean lämpötilan nestefaasisintrausmenetelmän etuna on yksinkertainen tuotantoprosessi, helppo käyttö ja ohjaus [9, 10].
1. 3 Aktivoitu nestefaasisintrausmenetelmä
Aktivoidulla nestefaasisintrausmenetelmällä tarkoitetaan pienten määrien Pd, Ni, Co, Fe ja muiden aktivointielementtien lisäämistä korkean lämpötilan nestefaasisintrausprosessin aikana volframi-kupari-komposiittimateriaalien valmistamiseksi sintrausvaikutuksen parantamiseksi ja volframi-kupari-komposiitin saamiseksi. materiaaleja. Koska aktivointielementtien lisääminen vaikuttaa materiaalin sähkö- ja lämmönjohtavuuteen eriasteisesti, se ei ole suotuisa sen soveltamiselle lämpö-, sähkösäätö- ja muissa materiaaleissa.
