粉末冶金法（PM）制備鎢銅功能梯度材料

粉末冶金法（PM)是制取金屬粉末或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類(lèi)型制品的工藝技術(shù)，是常見(jiàn)的，也是制備鎢銅復(fù)合材料的主要方法。在制備鎢銅功能梯度材料時(shí)，將顆粒狀的鎢、銅原材料按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的配比混勻，逐層鋪裝后壓制成梯度結(jié)構(gòu)預(yù)制塊，然后再采用常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)以及反應(yīng)燒結(jié)等燒結(jié)方法制成梯度材料燒結(jié)體。但傳統(tǒng)的PM很難制備出致密的鎢銅功能梯度材料，因此需對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的方法主要有：

1、熱壓法
即將不同比例粉料混勻配好，再將配好的粉料以此鋪疊裝入模腔內(nèi)模壓成型后得到坯體并放入熱壓爐中燒結(jié)，最后通入可以防止氧化的氬氣。由于使用熱壓法時(shí)其壓制過(guò)程和燒結(jié)過(guò)程可以同時(shí)進(jìn)行，因此在較低的壓力下可以迅速達(dá)到冷壓燒結(jié)達(dá)不到的密度。熱壓法可以在較寬的范圍內(nèi)控制鎢、銅成分從而制取不同比例的鎢銅復(fù)合材料，致密度較高，成型的靈活性也高。缺點(diǎn)是所需設(shè)備成本高、成分分布不均、不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

2、超高壓梯度燒結(jié)法
該方法是將制得的細(xì)小鎢、銅粉末混勻，然后按設(shè)計(jì)成分疊層模壓成型后放入超高壓通電燒結(jié)裝置中加壓燒結(jié)。燒結(jié)的過(guò)程中添加燒結(jié)助劑Ni雖然可以提高材料致密度和抗熱結(jié)合強(qiáng)度，但鎢的熱物理性能也會(huì)發(fā)展變化。以此來(lái)促進(jìn)純鎢端的燒結(jié)不太可取，因此在該方法中，取消了燒結(jié)助劑的使用。試驗(yàn)得出，在一定條件的壓力下制備出結(jié)構(gòu)呈梯度變化的5層鎢銅功能梯度材料其相對(duì)密度高達(dá)97%，純鎢層的相對(duì)密度也可達(dá)96%。

3、多坯料擠壓成形法（MBE）
研究人員通過(guò)多坯料擠壓法結(jié)合粒度配比、熱壓固相燒結(jié)等方式制備出了幾近全致密化的鎢銅功能梯度材料。制備后的鎢銅功能梯度材料各層相對(duì)密度均達(dá)98%以上，散熱層可達(dá)99.9%，且各層形狀規(guī)整、厚度均勻，層與層之間界面位置清晰。成功解決了各個(gè)梯度層厚度難以得到精確控制及層鋪法效率低的問(wèn)題。