Γνώση Βιομηχανίας Χαλκού: Διαδικασία Παραγωγής Κράματος Βολφραμίου-Χαλκού
Διαδικασία παραγωγής κράματος χαλκού βολφραμίου:
1. Μέθοδος διείσδυσης τήγματος χαλκού βολφραμίου
Η μέθοδος διήθησης τήγματος είναι η συμπίεση της σκόνης βολφραμίου σε ένα μπιλιέτα, η προ-συσσωμάτωση σε μια ορισμένη θερμοκρασία για την παρασκευή ενός πορώδους σκελετού μήτρας βολφραμίου με μια ορισμένη πυκνότητα και αντοχή, και στη συνέχεια τήξη του μεταλλικού χαλκού με χαμηλότερο σημείο τήξης και διείσδυσή του στο σκελετό βολφραμίου για να ληφθεί πιο πυκνό υλικό από χαλκό βολφραμίου. Ο μηχανισμός του είναι κυρίως ότι όταν η μεταλλική υγρή φάση διαβρέχει την πορώδη μήτρα, το μεταλλικό υγρό ρέει κατά μήκος του διακένου σωματιδίων υπό τη δράση της τριχοειδούς δύναμης για να γεμίσει τους πόρους του πορώδους σκελετού βολφραμίου, λαμβάνοντας έτσι ένα πιο πυκνό υλικό. Αυτή η μέθοδος μπορεί να βελτιώσει την σκληρότητα των υλικών χαλκού βολφραμίου. Το σύνθετο υλικό χαλκού βολφραμίου υψηλής πυκνότητας που παρασκευάζεται με τη μέθοδο διήθησης τήγματος έχει καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, αλλά είναι δύσκολο για τον σκελετό βολφραμίου να κάνει όλους τους πόρους συνδεδεμένους και συνεπείς σε μέγεθος και είναι επίσης δύσκολο να διασφαλιστεί η ομοιομορφία κατανομή χαλκού στο προϊόν μετά από διήθηση τήγματος, η οποία είναι βέβαιο ότι θα επηρεάσει τις ιδιότητες του υλικού. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας διαμόρφωσης σχεδόν διχτυού πλαστικοποίησης σκόνης και τις αυξανόμενες απαιτήσεις της σύγχρονης επιστήμης και τεχνολογίας για την πολυπλοκότητα των εξαρτημάτων και των εξαρτημάτων, η προετοιμασία σκελετών βολφραμίου έχει εξελιχθεί από την μονή παραδοσιακή μήτρα μεταλλουργίας σκόνης έως τη διαμόρφωση εξώθησης και τη διαμόρφωση έγχυσης. Για παράδειγμα, η RM German και άλλοι στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν τεχνολογία χύτευσης με έγχυση για την προετοιμασία σκελετών βολφραμίου και πέτυχαν καλά αποτελέσματα. Προσυντήξανε τον προπαρασκευασμένο σκελετό βολφραμίου στους 900 βαθμούς και διήθησαν με τήξη στους 1500 βαθμούς για 90~120 λεπτά. Το κράμα που ελήφθη είχε εξαιρετική απόδοση. Δεδομένου ότι το σύνθετο υλικό βολφραμίου-χαλκού που παρασκευάζεται με αυτή τη μέθοδο έχει εξαιρετική απόδοση, είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει επίσης μεγάλες ελλείψεις, οι οποίες εκδηλώνονται ειδικά στην ανάγκη μηχανικής κατεργασίας μετά από διείσδυση για την απομάκρυνση της περίσσειας μεταλλικού χαλκού, η οποία αυξάνει το κόστος της επακόλουθης μηχανικής κατεργασίας, μειώνει το ποσοστό απόδοσης και δεν ευνοεί τη χρήση σε μέρη με πολύπλοκα σχήματα. .
2. Υψηλής θερμοκρασίας πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης χαλκού βολφραμίου
Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης υψηλής θερμοκρασίας είναι μια μέθοδος διαδικασίας για την παρασκευή σύνθετων υλικών βολφραμίου-χαλκού με ανάμειξη σκόνης βολφραμίου και σκόνης χαλκού σε μια ορισμένη αναλογία, συμπίεση και πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης. Η παραδοσιακή μέθοδος συνήθως εκτελεί πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης σε υψηλή θερμοκρασία σε θερμοκρασία πάνω από 300 βαθμούς πάνω από το σημείο τήξης του χαλκού για να γίνει πυκνό. Το χαρακτηριστικό είναι ότι η διαδικασία παραγωγής είναι απλή, αλλά υπάρχουν μειονεκτήματα όπως υψηλή θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, μεγάλος χρόνος πυροσυσσωμάτωσης, μεγάλη ποσότητα εξάτμισης χαλκού, κακή απόδοση πυροσυσσωμάτωσης και χαμηλή πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης (μόνο 90~95 της θεωρητικής πυκνότητας), τα οποία δεν μπορεί να πληροί τις απαιτήσεις χρήσης. Επομένως, για να βελτιωθεί η πυκνότητα του υλικού, πρέπει να προστεθούν σχετικά στάδια μετά την επεξεργασία, όπως η εκ νέου συμπίεση, η θερμή συμπίεση, η θερμή φρύξη κ.λπ. μετά την πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης, αλλά αυτό αυξάνει την πολυπλοκότητα της διαδικασίας και τα όρια την εφαρμογή του. Το υλικό χαλκού βολφραμίου που παρασκευάστηκε με την εκρηκτική μέθοδο συμπίεσης από τους AKBhalla18 et al. έχει καλό αποτέλεσμα πυροσυσσωμάτωσης υγρής φάσης σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, βρέθηκε στη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σε υγρή φάση υψηλής θερμοκρασίας ότι το μέγεθος των σωματιδίων του βολφραμίου και της σκόνης χαλκού επηρεάζει επίσης την πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης των σύνθετων υλικών χαλκού βολφραμίου. Όσο λεπτότερη είναι η σκόνη, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης που λαμβάνεται.
3. Σκόνη χαλκού βολφραμίου εξαιρετικά λεπτής/νανο-μεγέθους και μέθοδος σχεδόν πλήρους πύκνωσης πυροσυσσωμάτωσης ενός βήματος
Η εξαιρετικά λεπτή/νανοσκόνη έχει μια σειρά εξαιρετικών χαρακτηριστικών: όπως λεπτοί κόκκοι σκόνης, μεγάλη ειδική επιφάνεια, μεγάλη διεπαφή μεταξύ σκονών, μεγάλη επιφανειακή δραστηριότητα, μεγάλη κινητήρια δύναμη πυροσυσσωμάτωσης, χαμηλή θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, γρήγορη πυκνότητα, υψηλή πυκνότητα και καλή απόδοση χωρίς προσθήκη οποιουδήποτε ενεργοποιητή. Επομένως, το σύνθετο υλικό βολφραμίου-χαλκού που παρασκευάζεται με εξαιρετικά λεπτή σκόνη έχει πολύ υψηλή πυκνότητα, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, πολύ λεπτή και ομοιόμορφη μικροδομή και έχει ασύγκριτα πλεονεκτήματα έναντι του σύνθετου υλικού βολφραμίου-χαλκού που παρασκευάζεται με συμβατικές μεθόδους. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για την παρασκευή εξαιρετικά λεπτών/νανο σύνθετων σκονών βολφραμίου-χαλκού, όπως η μηχανική κράμα (MA), η μέθοδος sol-gel (Sol-Ge1), η μέθοδος μηχανικής-θερμοχημικής σύνθεσης διεργασίας (Mechano-Thermochemical Process) κ.λπ.
4. Συσσωμάτωση υγρής φάσης ενεργοποιημένης βολφραμίου-χαλκού
Η πυροσυσσωμάτωση ενεργοποιημένης υγρής φάσης είναι μια μέθοδος προσθήκης ίχνης ({{0}}.1-0.5) ενός τρίτου μεταλλικού στοιχείου όπως Pd, Ni, Co, Fe, κ.λπ. Υλικό βολφραμίου-χαλκού για την προώθηση της φάσης βολφραμίου που είναι αδιάλυτη στον χαλκό για να διαλυθεί στη φάση του χαλκού και να σχηματίσει μια 7-φάση που περιέχει αυτά τα μεταλλικά στοιχεία κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σε υγρή φάση. Σε σύγκριση με τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης σε υγρή φάση υψηλής θερμοκρασίας, αυτή η μέθοδος όχι μόνο μειώνει τη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης και συντομεύει τον χρόνο πυροσυσσωμάτωσης, αλλά βελτιώνει επίσης σημαντικά την πυκνότητα πυροσυσσωμάτωσης. JL Johnsonl1 et al. μελέτησε την επίδραση ενεργοποίησης των μεταβατικών στοιχείων Pd, Ni, Co και Fe στη σύντηξη υλικών χαλκού βολφραμίου. Η μελέτη έδειξε ότι το Co και το Fe έχουν το καλύτερο αποτέλεσμα ενεργοποίησης, το οποίο μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την πυκνότητα των υλικών χαλκού βολφραμίου. Το αποτέλεσμα ενεργοποίησης του Ni και του Pd στο W-Cu δεν είναι προφανές, το οποίο είναι χειρότερο από αυτό στην καθαρή σκόνη βολφραμίου. Ο λόγος είναι ότι το Ni, το Pd και το Cu σχηματίζουν ένα άπειρο στερεό διάλυμα και δεν μπορούν να παίξουν ένα φαινόμενο ενεργοποίησης, ενώ το Co, το Fe και το Cu σχηματίζουν μόνο ένα περιορισμένο στερεό διάλυμα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης, η δεύτερη φάση που σχηματίζεται από ιχνοστοιχεία θα καταβυθιστεί στο όριο των κόκκων και θα σχηματίσει διαμεταλλικές ενώσεις, οι οποίες προάγουν την πύκνωση του βολφραμίου. Η μελέτη των JL Johnson και RMGerman et al. για το σύστημα W-lOCu έδειξε επίσης ότι όταν η περιεκτικότητα σε Co είναι 0,35, η απόδοση του υλικού μετά από πυροσυσσωμάτωση στους 1300 βαθμούς για 1 ώρα είναι πολύ καλή. Η πυροσυσσωμάτωση υγρής φάσης με ενισχυμένη ενεργοποίηση μπορεί να επιτρέψει στα υλικά χαλκού βολφραμίου να αποκτήσουν υψηλότερη σχετική πυκνότητα, σκληρότητα, αντοχή σε κάμψη και άλλες ιδιότητες. Ωστόσο, αξίζει να σημειωθεί ότι η προσθήκη ενεργοποιητών θα επηρεάσει την ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα του χαλκού φάσης υψηλής αγωγιμότητας, μειώνοντας έτσι σημαντικά τη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού, κάτι που είναι δυσμενές για μικροηλεκτρονικά υλικά που απαιτούν υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα . Επομένως, τα υλικά που παρασκευάζονται με αυτή τη μέθοδο είναι κατάλληλα μόνο για περιπτώσεις όπου δεν απαιτείται ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα.
Όλοι γνωρίζουν τις ποιότητες των κραμάτων χαλκού βολφραμίου. Ας μιλήσουμε για τη μέθοδο αναγνώρισης των κραμάτων χαλκού βολφραμίου: Εάν γνωρίζετε την περιεκτικότητα σε χαλκό βολφραμίου, μπορείτε να την υπολογίσετε με βάση την πυκνότητα, η οποία είναι μια πρόχειρη αναγνώριση. Η πιο επιστημονική επαλήθευση είναι να γίνει ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, η οποία μπορεί να δει με ακρίβεια τα στοιχεία που περιέχονται στο υλικό.
