熔鑄-擴散法制備黃銅/鎢銅功能梯度材料

黃銅/鎢銅復(fù)合材料在Z-Pinch裝置中常被用于制備承受瞬態(tài)脈沖大電流的開關(guān)電極，以利用鎢銅的耐電弧侵蝕、抗熔焊、高強度以及黃銅的耐電弧侵蝕與使用壽命較長等綜合性能良好的特性。但是由于鎢銅和黃銅的物理性能相差太大因而在被用作電極時會常因殘余熱應(yīng)力的存在而引起電極變形、間隙改變從而導(dǎo)致電極出現(xiàn)松動甚至脫落的現(xiàn)象。梯度功能材料最關(guān)鍵的特點之一就是沿一定的方向其成分和組織呈連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)變化，使得物理、化學(xué)以及生物等單一或復(fù)合性能發(fā)生連續(xù)或階梯變化，從而緩解因熱性能不匹配而造成的熱應(yīng)力。

采用熔鑄-擴散法可以制備出性能優(yōu)良的黃銅/鎢銅功能梯度材料，該法的基本工藝流程是：1、制備鎢銅；2、表面處理熱壓成型；3、黃銅熔鑄；4、定向擴散。

黃銅/鎢銅功能梯度材料由成分和組織漸變的三層結(jié)構(gòu)組成，在界面區(qū)域沿鎢銅層向黃銅層方向，電導(dǎo)率呈逐步降低的漸變分布趨勢，界面部位沒有出現(xiàn)電導(dǎo)率突變現(xiàn)象。經(jīng)該工藝優(yōu)化后的黃銅、鎢銅功能梯度材料抗拉伸性能良好。在拉伸過程中斷裂部位出現(xiàn)在黃銅端，且有明顯塑性變形現(xiàn)象，其他部位塑性變形不明顯。黃銅"鎢銅功能梯度材料界面的抗脈沖大電流損傷性能良好。在200KV直流開關(guān)實驗平臺上，經(jīng)1000次350KA大電流瞬態(tài)脈沖后，鎢銅合金與黃銅結(jié)合界面完好，開關(guān)的自擊穿電壓平均值誤差在10%以內(nèi)，其綜合性能達到預(yù)期目標(biāo)，滿足Z-Pinch實驗平臺在大功率下對開關(guān)電極材料的需求。