鉬銅材料的開發(fā)和應(yīng)用最新文件

1、鉬銅材料的開發(fā)和應(yīng)用呂大銘(鋼鐵研究總院北京100081)摘要:本文介紹和討論了鉬銅材料的發(fā)展簡況基本性能制取方法和應(yīng)用。關(guān)鍵詞:鉬銅材料性能制取應(yīng)用THEEXPLOITATIONAPPLICATIONOFMo2CuCOMPOSITESLUDaming(CentralIronSteelResearchInstituteBeijing100081China)Abstract:Thebriefsituationbasicproperties

2、makingprocessapplicationofMo2Cucompositesareinterduceddiscussedinthispaper.Keywds:Mo2Cucompositepropertiesprocessapplication1國內(nèi)外發(fā)展簡況本世紀(jì)60年代原蘇聯(lián)學(xué)者曾對鉬銅材料作為一定膨脹系數(shù)的定膨脹合金進(jìn)行過研究[1]研究合金中銅含量對材料膨脹系數(shù)的影響。70年代國內(nèi)曾對鉬銅材料作為高導(dǎo)熱定膨脹的半導(dǎo)體功率管的基

3、片進(jìn)行過研制[2、3]它的導(dǎo)熱系數(shù)高于純鉬和純鋁而膨脹系數(shù)又低于無氧銅其膨脹系數(shù)與陶瓷、硅等材料匹配性好。80年代通過在鉬銅中加入少量的鎳或其它元素用作與陶瓷封接的無磁封接金屬材料和弦振式壓力傳感器中起溫度補(bǔ)償作用的無磁定膨脹材料[3]。但是由于當(dāng)時(shí)各方面條件的限制這些工作沒有得到很好的推廣應(yīng)用對象比較單一狹窄用量很小。80年代后期國外將鉬銅材料作為真空開關(guān)管及開關(guān)電器中的電觸頭進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用同時(shí)開發(fā)作為大規(guī)模集成電路等微電子器件中的熱

4、沉①材料。表1給出了德國和奧地利有關(guān)公司生產(chǎn)的電觸頭用鉬銅材料的牌號和主要性能[4、5]。表2列出了作為熱沉材料的鉬銅合金的組成及其相關(guān)的熱性能[6]。90年代后國內(nèi)通過技術(shù)引進(jìn)也生產(chǎn)采用鉬銅觸頭的真空開關(guān)管以及研究熱沉材料用的鉬銅合金[7]。表1德國及奧地利有關(guān)公司生產(chǎn)的鉬銅材料牌號及性能國別及公司牌號成分MoCu電導(dǎo)率硬度HV氣體含量德國DoDuCo公司MoCu25V75251818075MoCu40V60402614075奧地利p

5、lansee公司MoCu30VS70302717020MoCu40VS60403016020MoCu50VS50503215020MoCu30703026HB140V及VS均為真空用的標(biāo)志即Vacuum(V)及VacuumSwitch(VS)表2用作熱沉材料的鉬銅合金的組成及性能材料成分MoCu密度熱膨脹系數(shù)質(zhì)量熱容Mo17Cu831710.006.5165Mo17Cu831710.017.0180Mo22Cu78229.907.217

6、5Mo28Cu72289.907.71852鉬銅材料的特性一種材料的特性是決定該材料在什么領(lǐng)域可能得到應(yīng)用的重要依據(jù)因此在討論鉬銅材料的開發(fā)與應(yīng)用時(shí)必須認(rèn)識和了解鉬銅材料的特性。鉬銅材料和鎢銅材料一樣在組織上是由兩種互不相溶的金屬相所組成的假合雜形狀的部件。2.7鎢銅和鉬銅的比較鎢熔點(diǎn)比鉬高密度比鉬大因此鎢銅更適合于更高溫度下使用也可作為高密度材料應(yīng)用。而鉬由于密度相對較低因此使用鉬銅可以減輕部件重量這對于航天及儀表等要求盡量輕量化時(shí)有

7、利。3鉬銅材料的制取鉬銅材料的制取基本上與鎢銅材料相似主要通過兩種途徑:滲銅法和混合物燒結(jié)法。3.1滲銅法它是將鉬粉直接壓制成形在高溫氬氣中燒結(jié)成多孔鉬坯然后將燒結(jié)好的多孔鉬坯在真空或惰性氣體下滲入融熔的銅。為了得到所需銅含量的鉬銅材料需要控制燒結(jié)鉬坯的孔隙度使這些孔隙滲入銅后達(dá)到所要求的銅含量。此法很容易制得含銅≤30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鉬銅材料對于≥30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))含銅的鉬銅材料則可采用混合部分銅粉的鉬銅混合粉進(jìn)行壓制、燒結(jié)然后滲銅的

8、方法。3.2混合粉燒結(jié)法它是按所需成分的鉬銅材料混合鉬粉和銅粉然后壓制成形燒結(jié)直接制成產(chǎn)品。也可用氧化鉬和氧化銅的混合粉共還原得到鉬銅混合粉進(jìn)行壓制燒結(jié)而且后者可以得到組織更為致密更為均勻的產(chǎn)品。高銅含量的鉬銅材料更適合用混合粉燒結(jié)因?yàn)樗に嚭唵味瑯涌傻玫礁咧旅艿漠a(chǎn)品必要時(shí)還可進(jìn)一步采用復(fù)壓來提高密度。低銅含量的鉬銅材料直接混粉燒結(jié)時(shí)則需首先將鉬銅混合粉制成超細(xì)粉或進(jìn)行機(jī)械活化從而提高其燒結(jié)活性保證燒結(jié)產(chǎn)品的致密。4鉬銅材料的應(yīng)用根據(jù)

9、前述鉬銅材料的特性并國內(nèi)外發(fā)展情況鉬銅材料已在以下幾個(gè)方面獲得應(yīng)用。4.1真空開關(guān)電觸頭目前國外已將鉬銅材料與鎢銅材料同時(shí)列為電觸頭材料。國內(nèi)鎢銅真空觸頭正在大面積推廣但也有個(gè)別已選用鉬銅材料。因此可以根據(jù)真空開關(guān)的不同性能要求在不同的情況下分別采用鎢銅材料和鉬銅材料以達(dá)到材料最佳的使用效果。4.2電真空器散熱元件大功率的集成電路和微波器件要求高電導(dǎo)熱導(dǎo)材料作為導(dǎo)電散熱元件同時(shí)又要兼顧真空性能、耐熱性能及熱膨脹系數(shù)等。鎢銅和鉬銅材料由于

10、其各項(xiàng)特性符合這些要求因此是這方面應(yīng)用的優(yōu)選材料。4.3儀器儀表元件材料由于鉬銅材料的許多物理特性、如無磁性、定熱膨脹系數(shù)、高彈性模量、高電導(dǎo)熱導(dǎo)性等使它適合作為一些特殊要求的儀器儀表元件而且鉬銅較鎢銅密度低、重量輕、塑性好、機(jī)加工方便更適合于作為儀表材料。4.4航天及武器用材鉬銅材料比鉬更耐燒蝕更具有塑性和可加工性因此可以用作使用溫度稍低的火箭、導(dǎo)彈的高溫部件也可代替鉬作為其它武器中的零部件如增程炮等。4.5其它鉬銅材料也可作為固體動(dòng)