钼铜材料的开发和应用
2019-03-08 11:19:22
国内外开展简况
本世纪60年代,原苏联学者曾对钼铜材料作为必定胀大系数的定胀大合金进行过研讨,研讨合金中铜含量对材料胀大系数的影响。70年代,国内曾对钼铜材料作为高导热定胀大的半导体功率管的基片进行过研发,它的导热系数高于纯钼和纯铝,而胀大系数又低于无氧铜,其胀大系数与陶瓷、硅等材料匹配性好。80年代,经过在钼铜中参加少数的镍或其它元素,用作与陶瓷封接的无磁封接金属材料和弦振式压力传感器中起温度补偿作用的无磁定胀大材料。可是,因为其时各方面条件的约束,这些作业没有得到很好的推行,运用目标比较单一狭隘,用量很小。80年代后期,国外将钼铜材料作为真空开关管及开关电器中的电触头进行出产和运用,一起开发作为大规模集成电路等微电子器材中的热沉①材料。表1给出了德国和奥地利有关公司出产的电触头用钼铜材料的牌号和首要功能。表2列出了作为热沉材料的钼铜合金的组成及其相关的热功能。90年代后,国内经过技术引进,也出产选用钼铜触头的真空开关管,以及研讨热沉材料用的钼铜合金。
2 钼铜材料的特性
一种材料的特性是决议该材料在什么范畴或许得到运用的重要依据,因而,在评论钼铜材料的开发与运用时,有必要知道和了解钼铜材料的特性。
钼铜材料和钨铜材料相同在安排上是由两种互不相溶的金属相所组成的假合金。因而,这种材料应该兼有组成金属两者的特性,并且能够扬长避短,取得杰出的归纳功能。钨铜材料已较为普遍地用作电触头材料、电加工电极和航天高温材料等,其功能已为人所知,所以在论说钼铜材料时,参照钨铜材料的特性进行评论。
2.1 高电导热导性
钨和钼是金属中除金、银、铜等高导金属外,电导和热导性比较好的元素,因而,进一步参加高电导热导金属铜的钨铜和钼铜材料,具有很高的电导热导性。MoCu40VS的电导性相当于标准铜电导性的50%以上。
2.2 低的可调理的热胀大系数
铜的热胀大系数较高,而钨、钼的热胀大系数很低,因而,能够依据不同的成分组合制成所需求的较低的热胀大系数,然后使它们能够与其它材料的热胀大系数匹配组合,防止因热胀大系数不同过大而引起的热应力损坏。
2.3 特殊的高温功能
钨和钼系高熔点金属(难熔金属),其熔点别离为3400℃和2615℃,而铜的熔点仅为1083℃。钨铜和钼铜材料在常温文中温时,既有较好的强度,又有必定的塑性,而当超越铜的熔点的高温时,材料中所含有的铜能够液化蒸腾吸热起到冷却作用(发汗冷却),因而能够作为特殊用处的高温材料,如耐焚烧温度的喷管喉衬,高温电弧作用下的电触头号。
2.4 无磁性
钨、钼、铜均为非铁磁性金属,因而,所组成的钨铜、钼铜材料均为无磁性,这就使它们有或许在各种有磁场作用下替代惯例由铁族元素组成的带磁性的各种合金。
2.5 低气体含量和杰出的真空功能
无论是钨、钼或铜,其氧化物极易复原,它们的N2、H2、C等杂质也易于去除,然后保持在真空下极低的放气而具有很好的真空运用功能。
2.6 杰出的机加工性
纯钨、纯钼金属自身因为较高的硬度和脆性,进行机加工比较困难,特别是加工成形状比较杂乱、精密的部件时功率低、废品多。而钨铜和钼铜材料,因为参加铜后材料硬度下降、塑性添加,故有利于机加工,能够采纳各种加工手法加工成任何杂乱形状的部件。
2.7 钨铜和钼铜的比较
钨熔点比钼高,密度比钼大,因而钨铜更合适于更高温度下运用,也可作为高密度材料运用。而钼因为密度相对较低,因而运用钼铜能够减轻部件分量,这关于航天及外表等要求尽量轻量化时有利。
3 钼铜材料的制取
钼铜材料的制取基本上与钨铜材料类似,首要经过两种途径:渗铜法和混合物烧结法。
3.1 渗铜法
它是将钼粉直接限制成形,在高温氩气中烧结成多孔钼坯,然后将烧结好的多孔钼坯在真空或惰性气体下进入融熔的铜。为了得到所需铜含量的钼铜材料,需求操控烧结钼坯的孔隙度,使这些孔隙进入铜后到达所要求的铜含量。此法很简略制得含铜≤30%(质量分数)的钼铜材料,关于≥30%(质量分数)含铜的钼铜材料,则可选用混合部分铜粉的钼铜混合粉进行限制、烧结然后渗铜的办法。
3.2 混合粉烧结法
它是按所需成分的钼铜材料混合钼粉和铜粉,然后限制成形,烧结直接制成产品。也可用氧化钼和氧化铜的混合粉共复原得到钼铜混合粉进行限制烧结,并且后者能够得到安排更为细密更为均匀的产品。高铜含量的钼铜材料更合适用混合粉烧结,因为它工艺简略而相同可得到高细密的产品,必要时还可进一步选用复压来进步密度。低铜含量的钼铜材料直接混粉烧结时,则需首先将钼铜混合粉制成超细粉或进行机械活化,然后进步其烧结活性,确保烧结产品的细密。
4 钼铜材料的运用
依据前述钼铜材料的特性并国内外开展状况,钼铜材料已在以下几个方面取得运用。
4.1 真空开关电触头
现在,国外已将钼铜材料与钨铜材料一起列为电触头材料。国内钨铜真空触头正在大面积推行,但也有单个已选用钼铜材料。因而,能够依据真空开关的不同功能要求,在不同的状况下别离选用钨铜材料和钼铜材料,以到达材料最佳的运用作用。
4.2 电真空器散热元件
大功率的集成电路和微波器材要求高电导热导材料作为导电散热元件,一起又要统筹真空功能、耐热功能及热胀大系数等。钨铜和钼铜材料因为其各项特性契合这些要求,因而是这方面运用的优选材料。
4.3 仪器外表元件材料
因为钼铜材料的许多物理特性、如无磁性、定热胀大系数、高弹性模量、高电导热导性等,使它合适作为一些特殊要求的仪器外表元件,并且钼铜较钨铜密度低、分量轻、塑性好、机加工便利,更合适于作为外表材料。
4.4 航天及兵器用材
钼铜材料比钼更耐烧蚀,更具有塑性和可加工性,因而,能够用作运用温度稍低的火箭、的高温部件,也可替代钼作为其它兵器中的零部件,如增程炮等。
4.5 其它
钼铜材料也可作为固体动密封、滑动摩擦的加强肋,高温炉的水冷电极头,以及电加工电极等,其运用还可进一步开发。
钨铜电极材料
