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 。
钨铜合金是钨和铜组成的合金。常用合金的含铜量为10%~50%。合金用粉末冶金方法制取,具有很好的导电导热性,较好的高温强度和一定的塑性。在很高的温度下,如3000℃以上,合金中的铜被液化蒸发,大量吸收热量,降低材料表面温度。所以这类材料也称为金属发汗材料。
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。
由于钨铜合金具有耐高温性和耐电烧蚀性能。在20 世纪 60 年代,一些较为的国家,利用钨铜合金制造电磁的导火、火箭导弹上的喉管衬等部件。另外,在电接触领域,触头材料的性能基本上决定了高压开关的发展趋势。钨铜合金材料具有的高导电性、耐电烧蚀性能和良好的开断性能,被广泛用作高压、压开关电器的触头材料。
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。