高性能W-Cu复合材料制备新技术

由于W和Cu两种材料的熔点相差较大，采用熔铸方法很难使两组元之间均匀熔化和熔合，传统的W-Cu复合材料制备方法主要采用粉末冶金制备技术：包括熔渗法、活化烧结法等。熔渗烧结时，液相Cu仅靠W骨架孔隙的毛细管作用渗入，铜凝固相不容易细小均匀；而高温烧结又会使W颗粒聚集长大，最终形成粗大不均匀的组织。活化烧结法通常是在W粉中加入少量Fe、Ni、Co等活化剂，但活化剂的加入会显著的降低W-Cu材料的电导率，同时活化烧结后钨坯的收缩变形较大，并且其烧结率随烧结温度的不同而变化，钨坯的密度不好控制，最终导致渗铜后W-Cu材料的化学成分偏差较大。这些组织的不致密与不均匀最终影响材料的关键性能如硬度、断裂强度、电导率、热导率等。

随着科学技术的发展，对高比重W-Cu合金的成分、结构形态，强度、致密性以及尺寸稳定性及变形能力等性能要求越来越高，急需制备技术的创新和发展。冷喷涂是近年发展起来的一种新型喷涂技术，由于喷涂温度较低，喷涂材料不易氧化，涂层能够保持原始设计成分；另外热影响小、热残余应力低，能够制备厚涂层及块体材料。

然而研究发现，采用两组元或多组元机械混合粉体喂料制备冷喷涂复合涂层时，如果不同组元之间颗粒材料的特性相差较大，则它们的沉积行为及沉积难易程度就会各不相同，最终导致涂层中软质相含量较高、硬质相含量偏低，使涂层偏离设计成分；即使通过提高混合粉体中硬质相的相对含量也很难从根本上解决上述问题。本发明提供了一种以铜包钨粉末为原料用冷喷涂技术制备钨、铜复合材料的新方法。制备的复合材料沉积体无氧化，保持了与粉体喂料相同的组织结构；W和Cu两相分布均匀，无偏聚，孔隙率低；硬质相钨含量比采用混合粉制备的涂层大幅度提高；而且还可以通过后续致密化处理使材料进一步致密化。

已申请专利：“一种制备高钨含量、均匀致密W-Cu复合材料的方法”，中国发明专利申请号：201110329570.1.，专利申请时间：2011.10.26，专利公开日：2012.02.29