[發(fā)明專利]一種具有微觀定向結(jié)構(gòu)的銅鎢復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810719302.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN108950289B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉增乾;談國旗;張哲峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22C9/00
• 分類號(hào): C22C9/00;C22C27/04;C22C1/08;B22F3/11
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明公開一種具有微觀定向結(jié)構(gòu)的銅鎢復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％～97％的鎢和銅組成，微觀定向結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為鎢和銅以片層形式沿特定方向相間排列。采用漿料配制、冷凍鑄造、真空冷凍干燥、去有機(jī)質(zhì)和燒結(jié)以及骨架熔滲的工藝流程制備具有微觀定向結(jié)構(gòu)的銅鎢復(fù)合材料，并且材料中的鎢含量可以通過對(duì)坯體或骨架沿垂直于片層的方向進(jìn)行壓縮處理加以控制。本發(fā)明的復(fù)合材料具有各向異性的力學(xué)性能和功能特性，特別是在沿片層方向上具有強(qiáng)度高、硬度大、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能優(yōu)良的特點(diǎn)以及優(yōu)異的耐電弧燒蝕和抗電沖擊性能。該復(fù)合材料有望用作電觸頭材料以顯著提高其使用效果，延長使用壽命，減輕構(gòu)件質(zhì)量并降低能源損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅鎢復(fù)合材料領(lǐng)域，具體為一種主要用作電觸頭材料的具有微觀定向結(jié)構(gòu)的銅鎢復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

電觸頭是負(fù)荷開關(guān)、斷路器、儀器儀表中至關(guān)重要的接觸元件，主要擔(dān)負(fù)著電路的接通與斷開以及負(fù)載電流的任務(wù)，其性能直接影響到電器儀表的質(zhì)量及使用壽命。特別是，(特)高壓輸電等電力系統(tǒng)能夠?yàn)槲覈?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展提供基礎(chǔ)和動(dòng)力，而電觸頭的綜合性能和可靠性直接影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常高效運(yùn)行，因此對(duì)于保障國家的能源安全具有重要意義。電觸頭的性能主要取決于制備觸頭所用的材料。電觸頭材料在接通、負(fù)載以及斷開等服役過程中所處的環(huán)境十分苛刻，受到電弧、熱、力、摩擦以及氣氛等共同作用，這對(duì)于電觸頭材料的綜合性能提出嚴(yán)格的要求。理想的電觸頭材料至少應(yīng)該滿足以下性能要求：1)物理性能：高熔點(diǎn)以及良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性；2)力學(xué)性能：高的硬度及室溫與高溫強(qiáng)度，良好的塑性、韌性以及耐磨損性能；3)電接觸性能：良好的耐電弧燒蝕、抗熔焊和抗電沖擊性能以及較低的接觸電阻。

銅鎢復(fù)合材料是由鎢和銅組成的具有雙相結(jié)構(gòu)的金屬材料，由于鎢和銅的熔點(diǎn)相差很大并且互不相溶，所以兩種金屬相幾乎都以單質(zhì)的形式存在于復(fù)合材料中，這使得銅鎢復(fù)合材料能夠綜合兩種金屬相的諸多性能優(yōu)勢(shì)，如鎢的高熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、低的熱膨脹系數(shù)以及銅良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，從而表現(xiàn)出較高的硬度及室溫和高溫強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性以及優(yōu)異的抗電弧燒蝕與抗熔焊等特性，因此作為電觸頭材料被廣泛應(yīng)用于高壓輸電等諸多領(lǐng)域。由于鎢和銅的物性相差較大，采用傳統(tǒng)的粉末冶金工藝制備銅鎢復(fù)合材料在燒結(jié)時(shí)容易發(fā)生膨脹收縮不匹配等問題，因而難以燒結(jié)致密，微觀缺陷多，從而影響復(fù)合材料的力學(xué)和導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。目前，銅鎢復(fù)合材料應(yīng)用最為廣泛的制備工藝是熔滲法，即將鎢粉體壓制成的坯體在一定溫度下進(jìn)行燒結(jié)形成具有一定強(qiáng)度的多孔鎢骨架，再將熔融的金屬銅浸滲入鎢骨架中，從而得到致密的銅鎢復(fù)合材料。