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钨铜合金的性能与用途,紫铜和钨铜的区别

来源:神秘圆月w、中国钨业时间:2023-12-07 16:44

钨是极为重要的国家战略资源,以钨为基础元素的复合材料在军/民两大领域都有着广泛的应用。钨铜合金是以钨和铜为主要成分通过粉末冶金方法制备的一种“假合金”,其因兼具良好的导电、导热、高熔点、高电击穿强度、低接触电阻、高耐焊性以及高抗热等性能,被广泛应用于电加工电极材料、发汗制冷材料、电力系统中的电触头材料、热沉材料等领域。

钨铜合金的性能与用途

1、电触头用钨铜材料

钨铜合金具有高耐电压强度、抗电侵蚀能力和抗熔焊等特性,因此可应用于中高压电触头材料。

采用罗柯夫斯基线圈和高压探头同时测量铜铬与钨铜合金的电弧电流和电弧电压,对不同成分配比的铜铬与钨铜合金,随后用扫描电子显微镜观察形貌。对比结果显示:钨铜材料比铜铬材料具有更好的耐电弧烧蚀性。

电触头用钨铜合金除了常规的宏观性能要求外,还要求合金内部气孔率低,微观组织均匀等,故研发新工艺改善微观组织提高钨铜合金的综合性能,制备耐电弧侵蚀等综合性能更好的钨铜合金将是电触头材料的研究热点。

2、电加工电极用钨铜材料

电火花加工电极早期采用纯铜或者石墨电极,尽管价格便宜但电极材料不耐烧蚀,并且加工出来的模具表面光洁度较差、组织不均匀、加工后材料机械强度下降等缺陷。与传统电极材料相比,钨铜合金的组织均匀,具有耐高温、耐电弧烧蚀、耐磨且导电导热性能更好的优点,此外,电极用钨铜合金还具有良好的加工精度、较小的损耗量和在输送加工脉冲电流负载下仍然保持较好的稳定性等优点,因此电火花电极用材料是钨铜合金一个重要的应用领域。

钨铜合金的性能与用途,紫铜和钨铜的区别

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钨铜电极材料特性

3、航天航空用钨铜合金

当钨铜合金受到高温辐射时,合金中的铜相有两种吸热现象:首先是铜熔化吸热,此时铜由固相转变为液相,液相沿钨骨架毛细管扩散至外部,并逐渐包裹表面层;其次铜的气化吸热,随着温度升高,液相转变成气相,气相高速流动将热量带离钨骨架表面,此时合金温度快速降低,冷却效果比熔化吸热要更强。

在应用过程中称之为钨铜合金的“自发汗”降温过程,正是由于上述特性使得钨铜合金在航天航空领域得到了广泛应用。

随着温度的升高,钨铜复合材料和W-10%Mo-Cu(质量分数)复合材料的高温抗拉强度均降低,但W-10%Mo-Cu(质量分数)复合材料的高温抗拉强度明显优于钨铜复合材料。通过以上分析表明,对钨铜合金添加其他元素,调控其成分配比,能够有效提高钨铜复合材料高温力学性能。

钨铜合金的性能与用途,紫铜和钨铜的区别

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W-Cu合金高温抗拉强度

钨铜合金的性能与用途,紫铜和钨铜的区别

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W-Cu-10%Mo(质量分数)高温抗拉强度

4、微电子用钨铜材料

随着大规模集成电路、大功率电子器件的发展,对热沉材料提出了低膨胀、高导热等性能要求,钨铜合金由于兼具高导电导热、低膨胀系数等综合性能在微电子领域得到了广泛应用。

钨铜合金良好的导电导热性和低膨胀系数性能减少了电子元件因热应力所造成的疲劳损伤,钨铜合金的热膨胀系数与以硅、砷化镓等为主要成分制备的基体材料相匹配,因而能有效增强微电子封装材料的使用寿命,提高电子器件的精度。

新技术和复合工艺的应用使微电子用钨铜合金材料的综合性能不断提高,但高成本、低效率的制备技术仍然制约其产业化发展,因此低成本、高效率制备微电子领域用钨铜合金还需要更加深入的研究。

紫铜和钨铜的区别

紫铜可以理解为纯铜,因在氧化性的条件下表面会发生氧化生成紫色的氧化膜而命名。

钨铜是钨和铜组成的假合金,常用合金的铜含量10%~50%。

紫铜颜色为玫瑰红色,具有良好的塑性、延展性、耐蚀性和导电导热性,不过强度和硬度较差。值得注意的是,微量的杂质对产品的导电和导热性能有严重影响。

钨铜具有较高的强度、熔点、密度、硬度,较好的塑性、耐热性、抗粘附性、耐电弧烧蚀、导电导热性和发汗作用。不过,其颜色随着铜含量的增加由浅变深。

钨铜与黄铜、紫铜、白铜的区别

区别一:它们的含量不同,钨铜含钨量大,其它铜类含有别的金属。

区别二:它们的比重不同,钨铜的比重较大(14.5克/立方里米),其它铜比重小,黄铜的比重为8.92克/立方厘米。

区别三:钨铜硬度最高,黄铜与紫铜的硬度相对低。

区别四:钨铜耐高温、高压性能比黄铜、紫铜与白铜性能强,而且耐腐蚀性也较强。从

以上几点的比较,可以得出一个结论,钨铜是比其它铜的性能优越,而且适应范围广,应用于各种高精尖工业(航空领域)之中,其具有的特性成为一种耐高温与高压的特殊合金材料。