O istraživanju kompozitnih materijala volfram bakar
Kompozitni materijali volfram-bakar imaju visoku električnu i toplinsku vodljivost, nizak koeficijent širenja, dobru otpornost na visoke temperature i otpornost na ablaciju, te se široko koriste u elektrotehnici, mehaničkoj obradi, elektroničkim informacijama i drugim područjima. Ovaj rad predstavlja tradicionalni postupak i novu tehnologiju pripreme kompozitnih materijala volfram-bakar, daje pregled njihove primjene u područjima električnih sklopki, elektroda, mikroelektronike i vojne industrije te predviđa tehnologiju pripreme i razvoj primjene.
Predgovor
Istraživanje i razvoj kompozitnih materijala volfram-bakar može se pratiti sve do 1930-ih. Zbog svoje dobre otpornosti na napon i otpornosti na električnu ablaciju, široko se koristio u industrijskim sektorima kao što su visokonaponski električni prekidači. U 1960-ima kompozitni materijali volfram-bakar postupno su pronalazili primjenu u poljima kao što su elektrode za otporno zavarivanje i komponente otporne na visoke temperature u zrakoplovstvu. Od tada, s postupnim poboljšanjem tehnologije pripreme i kontinuiranim širenjem područja primjene, razvoj i primjena kompozitnih materijala volfram-bakar postupno sazrijevaju. U 1990-ima, kao materijali za elektroničko pakiranje i hladnjak, počeli su se koristiti u velikim integriranim krugovima i aplikacijama velike snage. Elektronički uređaji i druga područja privukla su široku pozornost. Ulaskom u 21. stoljeće kompozitni materijali volfram-bakar korišteni su u vojnim i visokotehnološkim poljima kao materijali za pokrivanje streljiva za probijanje oklopa, materijali za mlaznice projektila i materijali za mete [1].
Kompozitni materijali volfram-bakar sastoje se od volframa visokog tališta, visoke gustoće i niskog koeficijenta širenja te bakra visoke električne i toplinske vodljivosti. Ima superiorna svojstva oba i naširoko se koristi u industrijskim sektorima kao što su elektronika, električni uređaji, strojevi i zrakoplovstvo [2 ~ 4], ima široke izglede za primjenu u mnogim područjima visoke tehnologije. Međutim, postoji veliki jaz između tališta volframa i bakra i one su međusobno nekompatibilne. Gustoća kompozitnih materijala volfram-bakar pripremljenih metalurgijom praha nije visoka, što obično rezultira nedovoljnom električnom vodljivošću, toplinskom vodljivošću i mehaničkim svojstvima materijala. Kako bi se kontinuirano ispunjavali novi zahtjevi koje postavlja industrijski razvoj, tehnologija pripreme i razvoj primjene kompozitnih materijala volfram-bakar prošli su niz složenih razvojnih procesa.
1. Tehnologija pripreme kompozitnih materijala volfram-bakar
1.1 Metoda infiltracije
Metoda infiltracije sastoji se u prešanju volframovog praha ili mješavine volframovog praha i male količine bakrenog praha u gredicu i pripremi poroznog volframovog kostura predsinteriranjem na određenoj temperaturi, a zatim rastali metalni bakar i upotrijebi kapilarnu silu kako bi tekao duž razmaka između čestica volframa. Kostur se postupno puni kako bi se dobio kompozitni materijal volfram-bakar [5]. Budući da je povezanost pora i konzistentnost veličine volframovog kostura teško kontrolirati, teško je osigurati jednoliku distribuciju bakrene faze nakon infiltracije, a sloj bogat bakrom nakon infiltracije mora se kasnije obrađivati, što ne pogoduje proizvodnja dijelova složenih oblika [ 6-8]. Međutim, kao jedna od naširoko korištenih tradicionalnih metoda za pripremu kompozitnih materijala volfram-bakar, materijali pripremljeni metodom infiltracije otopinom imaju prednosti visoke gustoće, dobrih performansi sinteriranja i idealne električne i toplinske vodljivosti.
1. 2 Metoda sinteriranja tekuće faze na visokoj temperaturi
Metoda visokotemperaturnog sinteriranja u tekućoj fazi miješa i oblikuje određeni udio volframovog praha i bakrenog praha, te ih sinterira na temperaturi iznad tališta bakra kako bi se dobio kompozitni materijal volfram-bakar. Zbog slabe površinske močivosti tekućeg bakra i volframa, proces zgušnjavanja kompozitnih materijala volfram-bakar pripremljenih ovim postupkom uglavnom je preraspodjela čestica, što utječe na gustoću sinteriranja konačnog materijala. Međutim, kao jedna od tradicionalnih metoda pripreme kompozitnih materijala volfram-bakar, metoda visokotemperaturnog sinteriranja u tekućoj fazi ima prednosti jednostavnog proizvodnog procesa, jednostavnog rada i upravljanja [9, 10].
1. 3 Metoda sinteriranja aktivirane tekuće faze
Metoda sinteriranja s aktiviranom tekućom fazom odnosi se na dodavanje tragova Pd, Ni, Co, Fe i drugih aktivacijskih elemenata tijekom procesa sinteriranja na visokoj temperaturi u tekućoj fazi za pripremu kompozitnih materijala volfram-bakar za poboljšanje učinka sinteriranja i dobivanje kompozita volfram-bakar materijala. Budući da će dodavanje aktivacijskih elemenata utjecati na električnu i toplinsku vodljivost materijala u različitim stupnjevima, to nije pogodno za njegovu primjenu u toplinskoj, električnoj kontroli i drugim materijalima.
