[發(fā)明專利]一種W/Cu功能梯度材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910158324.0
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109702200A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周燕;文世峰;甘杰;段隆臣;楊展;方小紅;譚松成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）;武漢華科三維科技有限公司
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F7/02;C22C9/00;C22C27/04
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述W/Cu功能梯度材料所含元素及質(zhì)量百分含量為：W，50％；Cu，50％；所述W/Cu功能梯度材料的結(jié)構(gòu)一面為純鎢基板，另一面為純銅基板，兩基板之間由多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料進行連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述多孔鎢骨架組成單元體為三維十字架、三維X架、立方體、正八面體、正十二面體中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料為三層：

第一層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，75％；Cu，25％；

第二層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，50％；Cu，50％；

第三層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，25％；Cu，75％；

或者所述多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料為四層：

第一層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，80％；Cu，20％；

第二層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，60％；Cu，40％；

第三層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，40％；Cu，60％；

第四層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，20％；Cu，80％；

或者所述多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料為五層：

第一層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，83％；Cu，17％；

第二層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，67％；Cu，33％；

第三層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，50％；Cu，50％；

第四層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，33％；Cu，67％；

第五層中W/Cu元素質(zhì)量百分含量為：W，17％；Cu，83％。

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的W/Cu功能梯度材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對鎢粉進行3D打印，形成一方向上具有連續(xù)性、質(zhì)量梯度性的多層孔隙均勻的鎢骨架結(jié)構(gòu)；

2)稱取與步驟1)中鎢粉相同質(zhì)量的銅粉，將其壓制成為無氧銅塊；

3)將步驟1)中的鎢骨架碼放在鋪有Al₂O₃粉末的石墨舟中，將步驟2)中的無氧銅塊放在鎢骨架上，并用Al₂O₃粉末將其保護好；

4)將步驟3)中裝好料的石墨舟放入滲銅爐內(nèi)，關(guān)好爐門；向滲銅爐內(nèi)通入氫氣，試爆鳴后，點燃排出爐內(nèi)的廢氣；啟動加熱電源對鎢骨架進行滲銅處理；隨爐體冷卻后取出制品即得多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料；

5)將步驟4)制得的多孔鎢骨架滲銅形成的梯度材料一面與純鎢基板連接，另一面與純銅基板連接，最終制得W/Cu功能梯度材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的W/Cu功能梯度材料的制備方法，其特征在于，在步驟1)中，對鎢粉進行3D打印制備多層孔隙均勻的鎢骨架結(jié)構(gòu)具體包括以下步驟：

(1)通過magics20.03建立多孔鎢骨架三維模型，將多孔鎢骨架三維模型進行切片分層處理，并將數(shù)據(jù)導入3D打印設(shè)備中；

(2)稱取鎢粉，均勻鋪在3D打印設(shè)備中的成形工作腔內(nèi)的基板上，激光束掃描鎢粉末逐層疊加成形出多孔鎢骨架。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的W/Cu功能梯度材料的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述多孔鎢骨架三維模型中單層尺寸為20mm*20mm*1mm，逐個建立的單層合并成為多層梯度的多孔鎢骨架三維模型；

所述步驟(2)具體為：

先設(shè)計掃描系統(tǒng)中的成形參數(shù)：激光功率150W～400W，掃描速度500mm/s～1300mm/s，掃描間距0.03mm～0.09mm，鋪粉厚度0.02mm～0.04mm；

再將鎢粉充入3D打印設(shè)備的送粉系統(tǒng)中，并向成形工作腔內(nèi)通入保護氣氬氣，排除腔內(nèi)其他氣體，使得腔內(nèi)氧氣含量低于700ppm；

最后鎢粉通過送粉系統(tǒng)及鋪粉裝置均勻鋪在成形工作腔的基板上，高能激光束掃描鎢粉逐層疊加成形出多孔鎢骨架。