钨铜合金的性能与用途(钨铜合金有毒吗)

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钨的作用

钨的主要用途 钨及其合金广泛应用于电子、电光源工业。用于制造各种照明用灯泡,电 子管灯丝使用的是具有抗下垂性能的掺杂钨丝。 掺杂钨丝中添加铼。由含铼量低的钨铼合金丝与含铼量高的钨铼合金丝制 造的热电偶, 其测温范围极宽(0~2500℃), 温度与热电动势之间的线性关系好, 测温反应速度快(3 秒),价格相对便宜,是在氢气氛中进行测量的较理想的热电 偶。 钨丝不仅触发了一场照明工业的革命,同时还由于它的高熔点,在不丧失 其机械完整性的前提下, 成为电子的一种热离子发射体, 比如作扫描电(子显微) 镜和透射电(子显微)镜的电子源。还用于作 X 射线管的灯丝。在 X 射线管中, 钨丝产生的电子被加速,使之碰撞钨和钨铼合金阳极,再从阳极上发射出 X 射 线。为产生 X 射线要求钨丝产生的电子束的能量非常之高,因此被电子束碰撞 的表面上的斑点非常之热,故在大多数 X 射线管中使用的是转动阳极。 此外大尺寸的钨丝还用作真空炉的加热元件。 钨的密度为 19.25 克/厘米 3 ,约为铁(7.87 克/厘米 3 )的 2.5 倍,是周期 系最重的金属元素之一。基于钨的这一特性制造的高密度的钨合金(即高比重钨 合金)已成为钨的一个重要应用领域。 采用液相烧结工艺, 在钨粉中同时加入镍、 铁、铜及少量其他元素,即可制成高密度钨合金。根据组分的不同,高密度钨 合金可分为钨—镍—铁和钨—镍—铜两个合金系。通过液相烧结,其密度可达 17~18.6 克/厘米

所谓液相烧结是指混合粉末压坯在烧结温度下有一定量 液相存在的烧结过程。其优点在于液相润湿固相颗粒并溶解少量固体物质,大 大加快了致密化和晶粒长大的过程,并达到极高的相对密度。比如对通常在液 相烧结时使用的镍铁粉而言, 当烧结进行时, 镍铁粉熔化。 尽管在固相钨(占 95% 的体分数)中液态镍铁的溶解度极小,但固态钨却易于溶解在液态镍铁中。一旦 液体镍铁润湿钨粒并溶解一部分钨粉,钨颗粒则改变形状,其内部孔隙当液流 进入时立即消失。过程继续下去,则钨颗粒不断粗化和生长,到最后产生接近 100%致密且具有最佳显微组织的最终产品。 用液相烧结制成高密度钨合金除密度高外还有比纯钨更好的冲击性能,其 主要用途是制造高穿透力的军用穿甲弹。 碳化钨在 1000℃以上的高温仍能保持良好的硬度,是切削、研磨的理想工 具。

1923 年德国的施罗特尔(Schroter)正是利用 WC 的这一特性才发明 WC-Co 硬 质合金的。由于 WC-Co 硬质合金作为切削刀具及拉伸、冲压模具带来了巨大的 商机,很快在 1926~1927 年便实现了工业化生产。简单地说,先将钨粉(或 W03)与碳黑的混合物在氢气或 真空中于一定温度下碳化,即制成碳化钨(WC),再将 WC 与金属粘结剂钴按一定 比例配料,经过制粉、成型、烧结等工艺,制成刀具、模具、轧辊、冲击凿岩 钻头等硬质合金制品。

目前使用的碳化钨基硬质合金大体上可分为碳化钨—钴、碳化钨—碳化钛 —钴、碳化钨—碳化钛—碳化钽(铌)—钴及钢结硬质合金等四类,在当前全球 每年约 5 万吨钨的消费量中,碳化钨基硬质合金约占 63%。据最近的消息,全 球硬质合金的总产量约 33000 吨/年,消耗钨总供应量的 50%~55%。 钨是高速工具钢、合金结构钢、弹簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素, 用于生产特种钢的钨的用量很大。

钨可以通过固溶强化、沉淀强化和弥散强化等方法实现合金化,借以提高 钨材的高温强度、塑性。通过合金化,钨已形成多种对当代人类文明有重大影 响的有色金属合金。 钨中加入铼(3%~26%)能显著提高延展性(塑性)及再结晶温度。某些钨铼 合金经适当高温退火处理后, 延伸率可达到 5%, 远较纯钨或掺杂钨的 1%~3% 为高。

钨中加入 0.4%~4.2%氧化钍(ThO2)形成的钨钍合金,具有很高的热电子发 射能力,可用作电子管热阴极、氩弧焊电极等,但 ThO2 的放射性长期未得到解 决。 我国研制的铈钨(W-CeO2)合金及用 La2O3 和 Y203 作弥散剂制成的镧钨、钇钨合 金(氧化物含量一般在 2.2%以下)代替 W-Th02 合金, 均已大量用作氩弧焊、 等离 子焊接与切割及非自耗电弧炉等多种高温电极。

钨铜、钨银合金是一种组成元素间并无反应因而不形成新相的粉冶复合材 料。钨银、钨铜合金实际上不是合金,故被视为假合金。钨银合金即是常提及 的渗银钨。此类合金含 20%~70%铜或银,兼有铜、银的优异导电导热性能与 钨的高熔点、耐烧蚀等性能,主要用作火箭喷嘴、电触点及半导体支承件。国 外一种北极星 A-3 导弹的喷嘴就是用渗有 10%~15%银的钨管制造的,重量达 数百千克的阿波罗宇宙飞船用的火箭喷嘴也是钨制造的。

钨钼合金具有比纯钨更高的电阻率、更优异的韧性,已用作电子管热丝、 玻璃密封引出线。钨作为合金元素,在有色金属合金中要提及的还有超合金。 上个世纪 40 年代为适应航空用涡轮发动机对高温材料的需要,在隆隆的炮火中 诞生了超合金。超合金由镍基、钴基、铁基三类特种结构合金组成。它们在高 温(500~1050 ℃)下作业时仍能保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及 耐蚀性。此外,它们在长达数年的使用期限内,可保证不会断裂,也就是具有 耐高周期疲劳和低周期疲劳的特性。这类性能对人命关天的航空航天产业万分 重要。 目前使用的知名超合金共有 35~40 个牌号,其中相当一部分的主成分之一 为钨

钨铜合金冶炼技术

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。上海翔洽金属团队。期待您的咨询!

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。

钨铜合金有较广泛的用途,其中一大部分应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。其次也要用来制造抗电弧烧蚀的高压电器开关的触头和火箭喷管喉衬、尾舵等高温构件,也用作电加工的电极、高温模具以及其他要求导电导热性能和高温使用的场合。

钨铜合金的用途

主要有4种用途:电火花加工用电极材料,电触头材料,电子封装材料,高温材料。

常见的合金材料及其应用 化学.

合金是一种金属元素和一种或几种其它元素(金属或者非金属均可)熔合后而组成的具有金属特性的物质.组成合金最基本的、能独立存在的物质称为组元,简称元.绝大多数情况下,组元即是构成合金的元素.根据组元的数量,可分为二元合金、三元合金或多元合金.如简单黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金;硬铝是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金.由于合金的优良的特性,在实际生活中有着广泛地应用.下面主要介绍几种:(一)、变形铝合金按性能和用途不同,可分为:工业纯铝(L)、防锈铝(LF)、锻铝(LD)、硬铝(LY)、超硬铝(LC)和特殊铝(LT).1、工业纯铝:其加工性能好,导电性好,主要用于制作导电母线电线及热交换器.2、防锈铝:防锈铝是热处理不可强化合金,只能通过冷加工来强化.常用的有LF2(5052)、LF4(5083)和LF21(3003),具有中等强度良好的塑性和抗蚀性.3、锻铝:LD2-2具有良好的塑性,冷、热态都易成形.广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材.LD10又称高强度硬铝,有良好的塑性,有较好的耐热性和可焊性,但材料的纵向和横向性能差距较大.可加工成管、棒、型、线及锻件,主要用作高负荷的结构件.4、硬铝:硬铝的强度高,典型牌号为LY12(2024).该牌号的热挤压型材热处理后,其室温下的抗拉强度可达392MPa以上,有一定的耐热性,可用作150°C以下工作的零件.5、超硬铝:典型牌号有LC4,亦称超高强度硬铝,挤压件室温下的抗拉强度不小于539MPa.主要用于航空工业,飞机结构中主要受力元件.(二)、铜合金主要包括铍铜合金、银铜合金、镍铜合金、钨铜合金、磷铜合金.1、铍铜合金:铍铜合金是一种可锻和可铸合金,属时效析出强化的铜基合金,经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限,并且稳定性好,具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点.铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件和耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具.

2、银铜合金:银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼,经铸造得到坯料,再加工成各种规格的成品.银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线.

3、镍铜合金:镍铜合金通常被称为白铜.纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性,主要应用在海水淡化及海水热交换系统、汽车制造、船舶工业、硬币、电阻线、热电偶.

4、钨铜合金:这种合金主要用于制造高压触头,用在断路器、负荷开关、环网柜等高压电器上,其具有优良的耐电蚀性,抗熔焊性及耐压性.

5、磷铜合金:磷铜合金主要应用于印制电路板、五金、塑料和电铸电镀用磷铜阳极;电气接点和插接件用铜带;引线框架用铜带;用于电机、空调、冷冻机行业的代银钎料.(三)、 铁合金铁合金是铁与一种或几种金属或非金属元素组成的合金.铁合金是炼钢和机械铸造业的主要原料之一,在炼钢和铸造时用作脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂.铁合金的品种很多,一般按照其所含元素分类,例如:1、硅铁:工业硅铁——含硅95%、75%、45%等硅铁,贫硅铁(含硅12%),硅铝合金,硅钙合金.

2、锰铁:高碳锰铁(含碳为7%),中碳锰铁(含碳1.0~1.5%),低碳锰铁(含碳0.5%),金属锰,硅锰合金.3、铬铁:高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁、超微碳铬铁、金属铬、硅铬合金.

4、其它铁合金.如钨铁、钼铁、钛铁、钒铁、磷铁、硼铁、镍铁、铌铁、锆铁、稀土合金等.(四)、镁合金镁合金作为最轻的结构材料及可回收的绿色材料近年来备受关注.在汽车工业、电子工业、国防工业等领域的应用增长势头强劲.镁合金轮毂的特点:主要是在车辆上采用镁合金轮毂能达到轻量化的目的,与铝合金轮毂相比,重量减轻30%左右.其它优点:① 高减振特性;② 高热传导率;③ 提高汽车性能;④ 改善燃油效率与降低污染;⑤ 高的刚性.(五)高温合金1、变形高温合金:是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗腐蚀性能的一类合金.2、铸造高温合金:是用母合金锭重熔后直接铸造成形零件的一类高温合金.3、粉末冶金高温合金:是用粉末冶金工艺制取的高温合金.高温合金粉末经热等静压成形或热等静压后再经锻造成形生产工艺制造出粉末高温合金产品.4、金属间化合物高温材料:主要包括Ti-Al系金属间化合物结构材料和Ti3Al基系列合金.5、高温磨蚀环境使用的硬表面耐磨合金等.

钨铜合金包括哪些金属材料

钨铜合金综合了金属钨和铜的优点,其中钨熔点高(钨熔点为3410℃,铜的熔点1080℃),密度大(钨密度为19.34g/cm3,铜的密度为8.89 g/cm3) ;铜导电导热性能优越,钨铜合金(成分一般范围为WCu7~WCu50)微观组织均匀、耐高温、强度高、耐电弧烧蚀、密度大;导电、导热性能适中,广泛应用于军用耐高温材料、高压开关用电工合金、电加工电极、微电子材料,做为零部件和元器件广泛应用于航天、航空、电子、电力、冶金、机械、体育器材等行业。

一、军用耐高温材料

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,保证在高温极端条件下使用。

二、高压开关用电工合金

钨铜合金在高压开关128kV SF6断路器WCu/CuCr中,以及高压真空负荷开关(12kV 40.5KV 1000A),避雷器中得到广泛应用,高压真空开关体积小,易于维护,使用范围广,能在潮湿、易燃易爆以及腐蚀的环境中使用。主要性能要求是耐电弧烧蚀、抗熔焊、截止电流小、含气量少、热电子发射能力低等。除常规宏观性能要求外,还要求气孔率,微观组织性能,故要采取特殊工艺,需真空脱气、真空熔渗等复杂工艺。

三、电加工电极

电火花加工电极早期采用铜或石墨电极,便宜但不耐烧蚀,基本上已被钨铜电极顶替。钨铜电极的优点是耐高温、高温强度高、耐电弧烧蚀,并且导电导热性能好,散热快。应用集中在电火花电极、电阻焊电极和高压放电管电极。

电加工电极特点是品种规格繁多,批量小而总量多。作为电加工电极的钨铜材料应具有尽可能高的致密度和组织的均匀性,特别是细长的棒状、管状以及异型电极。

四、微电子材料

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 [1]  。

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