一种熔渗－焊接法制备钨/铜功能梯度材料的方法

摘要

本发明提供了一种制备钨铜功能梯度材料的新方法，钨/铜功能梯度材料由纯钨层，钨铜梯度过渡层构成。材料的制备：先采用5％～80％之间体积比的造孔剂及1微米-20微米之间的钨粉制备梯度孔隙钨骨架，渗铜得到钨铜梯度分布的过渡层，再通过热压焊接的方法把W/Cu梯度层与纯钨连接在一起制成完整的W/Cu梯度材料；具体工艺流程为：原料混合后模压成型，然后烧结骨架，渗铜、焊接、检验。其优点在于：结合了熔渗法和焊接法二者的优点。制备得到的钨铜梯度材料有较好的抗热冲击性，适于电子封装材料，热沉积材料，以及耐高温等离子体冲刷部件，如核聚变装置中的第一壁材料。

主权项

1、一种熔渗-焊接法制备钨/铜功能梯度材料的方法，钨/铜功能梯度材料由纯钨层，钨铜梯度过渡层构成，其特征在于：材料的制备：先采用5％～80％之间体积比的造孔剂及1微米-20微米之间的钨粉制备梯度孔隙钨骨架，渗铜得到钨铜梯度分布的过渡层，再通过热压焊接的方法把W/Cu梯度层与纯钨连接在一起制成完整的W/Cu梯度材料；具体工艺流程为：原料混合后模压成型，然后烧结骨架，渗铜、焊接、检验；所述的原料混合后模压成型及梯度钨骨架的制备的具体工艺步骤为：所用钨粉纯度为大于99％，粒度分别为1～20μm；选择一种在常温下呈粉末状，在100-300℃的低温下能够全部挥发，不留残余物的有机物做为造孔剂兼粘接剂，其加入量的理论计算公式如下：造孔剂含量(g)＝[W÷(V1×ρ1)]×V2×ρ2 式中W为钨粉的质量，V1为钨所占的体积百分含量，V2为造孔剂所占的体积百分含量，ρ1为钨的密度，ρ2为造孔剂的密度；分别将钨粉与计算的造孔剂在玛瑙钵中或球磨机中混合研磨均匀，依次铺叠，模压成型；将坯体放在石墨坩埚中，采用Al2O3埋粉，然后入真空炉，在氢气气氛中进行烧制；温度升至200-300度时保温0.5～1小时，以利于造孔剂的充分分解和挥发；随后温度升至1100℃至1500℃保温1-2小时后，降至室温，得到孔隙梯度分布的钨骨架；所述的渗铜的具体工艺步骤为：对以上得到的梯度钨骨架进行渗铜，采用的铜粉纯度为＞99％，粒度＜76μm；当所有的孔隙都充满铜，得到：渗铜量(g)＝{1-[(M/V)÷ρW]}×V×ρCu 式中M为钨骨架的质量，V是钨骨架的体积百分比，ρW为钨的密度，ρCu 为铜的密度；将称量好的铜粉模压成与梯度钨骨架相同大小的铜片，放在钨骨架的上面对齐，装入石墨坩埚，采用Al2O3埋粉；升温至1200℃～1350℃，保温l～2小时实现充分渗铜；所述的焊接的具体工艺步骤为：采用热压炉进行焊接，在热压炉上用热压的方法把纯钨层与钨铜梯度层中富钨的一端焊接在一起，形成完整的W/Cu功能梯度材料；热压焊接条件是：900～1000℃的温度下保温1-2小时，同时施加10-50MPa的压力，流动氩气保护。