Медь-вольфрам - Copper–tungsten

Медь-вольфрам (вольфрам-медь, CuW, или же WCu) представляет собой смесь медь и вольфрам. Поскольку медь и вольфрам не растворимы между собой, материал состоит из отдельных частиц одного металла, диспергированных в матрице другого. В микроструктура поэтому скорее композит с металлической матрицей вместо настоящего сплава.

Материал сочетает в себе свойства обоих металлов, в результате получается материал, который является термостойким, абляция -устойчивый, очень термически и электропроводящий, и легко машина.

Детали изготавливаются из композита CuW путем прессования частиц вольфрама в желаемую форму, спекание уплотненная часть, затем пропитанная расплавленной медью. Также доступны листы, стержни и стержни из композитной смеси.

Обычно используемые медно-вольфрамовые смеси содержат 10–50 мас.% Меди, остальная часть в основном состоит из вольфрама. Типичные свойства зависят от его состава. Смесь с меньшим вес.% Меди имеет более высокую плотность, более высокую твердость и более высокое удельное сопротивление. Типичная плотность CuW90 с 10% меди составляет 16,75 г / см.³ и 11,85 г / см³ для CuW50. CuW90 имеет повышенную твердость и удельное сопротивление 260 НВ кгс / мм.² и на 6,5 мкОм · см, чем у CuW50.

Типичные свойства обычно используемых медно-вольфрамовых композиций^[1]

Сочинение	Плотность	Твердость	Удельное сопротивление	МАКО	Прочность на изгиб
вес. %	г / см³≥	HB кгс / мм²≥	мкОм.см≤	%≥	Мпа≥
W50 / Cu50	11.85	115	3.2	54	–
W55 / Cu45	12.30	125	3.5	49	–
W60 / Cu40	12.75	140	3.7	47	–
W65 / Cu35	13.30	155	3.9	44	–
W70 / Cu30	13.80	175	4.1	42	790
W75 / Cu25	14.50	195	4.5	38	885
W80 / Cu20	15.15	220	5.0	34	980
W85 / Cu15	15.90	240	5.7	30	1080
W90 / Cu10	16.75	260	6.5	27	1160

Приложения

Композиты CuW используются там, где требуется сочетание высокой термостойкости, высокой электрической и теплопроводности и низкого теплового расширения. Некоторые приложения находятся в электросварка сопротивлением, так как электрические контакты, и, как радиаторы. В качестве контактного материала композит устойчив к эрозии электрической дугой. Сплавы WCu также используются в электродах для электроэрозионная обработка^[2] и электрохимическая обработка.^[3]

Композит CuW75, содержащий 75% вольфрама, широко используется в держатели чипов, подложки, фланцы и рамы для силовые полупроводниковые приборы. Высокая теплопроводность меди вместе с низким тепловым расширением вольфрама обеспечивает соответствие теплового расширения кремний, арсенид галлия, и немного керамика. Другие материалы для этого применения - медно-молибденовый сплав, AlSiC, и Дымаллой.

Композиты с 70–90% вольфрама используются в футеровках некоторых специальностей. кумулятивные заряды. Проникновение увеличивается в 1,3 раза по сравнению с медью для однородной стальной мишени, поскольку увеличивается как плотность, так и время разрушения.^[4] Кумулятивные гильзы на основе вольфрамового порошка особенно подходят для заканчивание нефтяной скважины. Вместо меди в качестве связующего можно использовать и другие пластичные металлы. Графитовый можно добавлять в порошок в качестве смазки.^[5]

CuW также можно использовать в качестве контактного материала в вакууме. Когда контакт очень мелкозернистый (VFG), электрическая проводимость намного выше, чем у обычного куска медного вольфрама.^[6] Медь-вольфрам - хороший выбор для вакуумного контакта из-за его низкой стоимости, устойчивости к дуговой эрозии, хорошей проводимости и устойчивости к механическому износу и контактной сварке. CuW обычно используется для вакуумных, масляных и газовых систем. Это плохой контакт с воздухом, так как при открытии поверхность окисляется. CuW менее подвержен эрозии на воздухе, когда концентрация меди в материале выше. CuW используется в воздухе как наконечник дуги, пластина дуги и бегунок дуги.^[7]

Медно-вольфрамовые материалы часто используются для искрения контактов в сетях среднего и высокого напряжения. гексафторид серы (SF₆) Автоматические выключатели в окружающей среде, которая может достигать температуры выше 20 000 К. Устойчивость медно-вольфрамового материала к дуговой эрозии можно повысить, изменив размер зерна и химический состав.^[6]

Для процесса искровой эрозии (EDM) требуется медь-вольфрам. Обычно этот процесс используется с графитом, но поскольку вольфрам имеет высокую температуру плавления (3420 ° C), это позволяет электродам CuW иметь более длительный срок службы, чем графитовые электроды. Это очень важно, когда электроды обрабатывались сложной механической обработкой. Поскольку электроды подвержены износу, они обеспечивают большую геометрическую точность, чем другие электроды. Эти свойства также позволяют сделать стержни и трубки, изготовленные для искровой эрозии, меньшего диаметра и большей длины, так как материал с меньшей вероятностью расколется и деформируется.^[8]

Характеристики

Вольфрам мас. %	55	68	70	75	78	80	85	90
UTS (МПа)	434	517	586	620	648	662	517	483
Теплопроводность (Вт / (см · К))	2.4	2.1	2.01	1.89	1.84	1.82	1.75	1.47
Электроустойчивость при 20 ° C	3.16	3.33	3.41	3.51	3.71	3.9	4.71	6.1

Электрические и термические свойства композитов различаются в разных пропорциях. Увеличение содержания меди увеличивает теплопроводность, которая играет огромную роль при использовании в автоматических выключателях. Удельное электрическое сопротивление увеличивается с увеличением процентного содержания вольфрама, присутствующего в композите, от 3,16 при 55% вольфрама до 6,1, когда композит содержит 90% вольфрама. Увеличение содержания вольфрама приводит к увеличению предела прочности на разрыв до тех пор, пока сплав не достигнет 80% вольфрама и 20% меди с пределом прочности на растяжение 663 МПа. После этой смеси меди и вольфрама предел прочности при растяжении начинает довольно быстро уменьшаться.^[9]

Медь-вольфрам - Copper–tungsten

Приложения

Характеристики

Рекомендации