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钨铜合金在航天航空中用作导弹、火箭发动机的喷管、燃气舵、空气舵、鼻锥,主要要求是要求耐高温(3000K~5000K)、耐高温气流冲刷能力,主要利用铜在高温下挥发形成的发汗制冷作用(铜熔点1083℃),降低钨铜表面温度,在高温极端条件下使用。
铜钨合金综合铜和钨的优点,高强度/ 高比重 /耐高温/ 耐电弧烧蚀 / 导电导热性能好 / 加工性能好, 钨铜合金采用钨粉及无氧铜粉,应用等静压成型 - (高温烧结) - 渗铜,产品纯度及准确配比,组织细密,性能。也适合应用于高硬度材料及薄片电极放电加工,电加工产品表面光洁度高,精度高,损耗低,有效节约电极材料提高放电加工速度并改善模具精度。另可用作点焊 /碰焊电极。钨铜与模具钢焊接成一体,在电极的使用上非常方便。
钨铜合金电工材料:主要分为电接触材料和电加工材料。
(1)电接触材料。这是重要的一类电工材料,它们具有高的抗电弧烧蚀性能和抗熔焊性能,用于各种高、低压开关电器和某些仪表中作为电触头、电触点和电极。电触头是钨铜材料应用量大的一类,特别是含铜量在20%~40%的钨铜材料应用量大,主要用作中、高电压和中、大电流的开关电器中,如输电网的保护断路器触头和其他触头、触点。含15%~20%Cu的钨铜触头可用在电压高达50万V或更高的断路器上。
(2)电加工材料。指用在电阻焊、电铆接、电镦锻、电火花加工技术中的电极和模具材料。电火花加工要求电极或模具材料具有较好的导电性和抗电弧烧蚀性,以加工精度,所以多采用钨铜材料。电阻焊也多采用钨铜材料。
瞬时高温材料是一种既重要又特殊的钨铜材料,可在接近钨熔点和稍超过钨熔点的温度下使用,工作时间很短,几秒至200秒便完成使命,所以叫瞬时高温材料。这类材料主要用来制造航天器的高温部件,如火箭喷管、制导导弹飞行方向的燃气舵、导弹端头(头锥、鼻锥)和其他构件。抗烧蚀性和抗热震性是瞬时高温材料的主要使用性能,因为固体燃料的燃气温度一般高达2700~3300℃,燃气流中含有大量的固体粒子,对喷管、燃气舵等部件有严重的冲刷和烧蚀作用。 而且这些部件是在急剧温升的条件下(几秒钟升至工作温度)工作的,因此对部件产生激烈的热震破坏作用。对端头而言,当飞入太空再进入大气层时,由于速度快而受到粒子云的激烈摩擦产生高温和侵蚀。钨铜材料是能够满足上述要求的较好材料。随着碳一碳(C—C)纤维复合材料的研制成功和发展,因它具有质轻和抗热震性好的优点,火箭喷管喉衬越来越多地用它来制造。但其抗烧蚀性远不如钨铜材料,对那些要求抗烧蚀性高的喷管喉衬、燃气舵和其他部件仍需用钨基材料制造。
钨铜电子封装和热沉材料,既具有钨的低膨胀特性,又具有铜的高导热特性,其热膨胀系数和导热导电性能可以通过调整钨铜的成分而加以改变,因而给钨铜提供了更广的应用范围。由于钨铜材料具有很高的耐热性和良好的导热导电性,同时又与硅片、砷化镓及陶瓷材料相匹配的热膨胀系数,故在半导体材料中得到广泛的应用。适用于与大功率器件封装材料、热沉材料、散热元件、陶瓷以及砷化镓基座等 。
钨铜合金具有耐高温,耐电弧烧蚀,高比重和高导电导热性能并且易于机械加工适用于焊接电极中使用。
钨铜复合材料是以钨、铜元素为主组成的一种两相结构假合金,是金属基复合材料.由于金属铜和钨物性差异较大,因此不能采用熔铸法进行生产,一般采用粉末合金技术进行生产。
钨铜合金其的物理化学性能被广泛应用于军事、、航天、航空、航海、电子器件、医疗器械等领域。但由于钨与铜的物理化学性质差异较大,不能采用熔炼和铸造一般采用粉末冶金技术生产。
钨铜合金的性能
由于钨和铜是两种不相容的金属,铜钨合金结合了钨和铜的优点,主要表现在体积膨胀系数小,耐磨耐蚀性好,导电导热性好,耐高温等优点。
钨铜合金电触头材料具有高导电性等性能,具有良好的金属特性和可塑性,非常适合机械及焊接等加工。同时,由于钨铜合金电触头材料的耐电弧烧蚀性能较好,热膨胀系数高,所在面对高温环境下,不会出现烧蚀软化情况,实现良好的使用效果。
电极材料属于电火花加工中的一项关键性的材料,并且与稳定性、度、接头表面粗糙程度等方面有着直接关系。由于一般电极材料烧蚀性相对较差,并且电机消耗较大,加工的度也相对较差,甚至还需要多次加工。为此,随着钨铜合金材料的发展,为了解决电火花加工存在的弊端,可以采用钨铜合金电触头材料制成电加工电极材料,这样不仅可以有效提升加工的度和可靠性,减少电极的消耗。
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