เกี่ยวกับการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุคอมโพสิตทองแดงทังสเตน

เกี่ยวกับการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุคอมโพสิตทองแดงทังสเตน

วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงที่ดีและทนต่อการระเหยของส่วนโค้ง และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้า การประมวลผลทางกล ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่น ๆ บทความนี้แนะนำกระบวนการแบบดั้งเดิมและเทคโนโลยีการเตรียมใหม่ของวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง ทบทวนการใช้งานในด้านสวิตช์ไฟฟ้า อิเล็กโทรด ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมทางทหาร และแนวโน้มเทคโนโลยีการเตรียมการและการพัฒนาแอปพลิเคชัน

คำนำ

การวิจัยและพัฒนาวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงมีประวัติย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1930 เนื่องจากมีความต้านทานแรงดันไฟฟ้าที่ดีและทนต่อการระเหยด้วยไฟฟ้า จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรม เช่น สวิตช์ไฟฟ้าแรงสูง ในทศวรรษที่ 1960 วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงค่อยๆ พบการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น อิเล็กโทรดการเชื่อมแบบต้านทาน และส่วนประกอบที่ทนต่ออุณหภูมิสูงในการบินและอวกาศ ตั้งแต่นั้นมา ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีการเตรียมการอย่างค่อยเป็นค่อยไปและการขยายขอบเขตการใช้งานอย่างต่อเนื่อง การพัฒนาและการประยุกต์ใช้วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงจึงค่อยๆ เติบโตเต็มที่ ในปี 1990 เนื่องจากเป็นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และวัสดุระบายความร้อน จึงเริ่มถูกนำมาใช้ในวงจรรวมขนาดใหญ่และการใช้งานที่มีกำลังสูง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และสาขาอื่นๆ ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง เมื่อเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงได้ถูกนำมาใช้ในด้านการทหารและเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น วัสดุหุ้มกระสุนเจาะเกราะ วัสดุหัวฉีดขีปนาวุธ และวัสดุเป้าหมาย [1]

วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงประกอบด้วยทังสเตนที่มีจุดหลอมเหลวสูง ความหนาแน่นสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ และทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง มีคุณสมบัติที่เหนือกว่าทั้งสองอย่าง และใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรม เช่น อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องจักร และการบินและอวกาศ [2 ~ 4] มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างจุดหลอมเหลวของทังสเตนและทองแดงและเข้ากันไม่ได้ ความหนาแน่นของวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงที่เตรียมโดยผงโลหะวิทยาไม่สูง ซึ่งมักจะส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้า การนำความร้อน และคุณสมบัติทางกลของวัสดุไม่เพียงพอ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดใหม่ที่นำเสนอโดยการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีการเตรียมการและการพัฒนาแอปพลิเคชันของวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงได้ผ่านกระบวนการพัฒนาที่ซับซ้อนหลายชุด

1. เทคโนโลยีการเตรียมวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง

1.1 วิธีการแทรกซึม

วิธีการแทรกซึมคือการกดผงทังสเตนหรือส่วนผสมของผงทังสเตนและผงทองแดงจำนวนเล็กน้อยลงในบิลเล็ต และเตรียมโครงกระดูกทังสเตนที่มีรูพรุนผ่านการเผาล่วงหน้าที่อุณหภูมิที่กำหนด จากนั้นละลายทองแดงโลหะ และใช้แรงของเส้นเลือดฝอย เพื่อให้ไหลไปตามช่องว่างระหว่างอนุภาคทังสเตน โครงกระดูกจะค่อยๆ เต็มเพื่อให้ได้วัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง [5] เนื่องจากการเชื่อมต่อของรูพรุนและความสม่ำเสมอของขนาดโครงกระดูกทังสเตนนั้นควบคุมได้ยาก จึงเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันการกระจายตัวของเฟสทองแดงที่สม่ำเสมอหลังจากการแทรกซึม และผิวหนังที่อุดมด้วยทองแดงหลังจากการแทรกซึมจะต้องได้รับการประมวลผลในภายหลัง ซึ่งไม่เอื้อต่อการ การผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน [ 6-8] อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นหนึ่งในวิธีการดั้งเดิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง วัสดุที่เตรียมโดยวิธีการแทรกซึมของสารละลายมีข้อดีคือมีความหนาแน่นสูง ประสิทธิภาพการเผาผนึกที่ดี และมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนในอุดมคติ

1. 2 วิธีการเผาผนึกเฟสของเหลวอุณหภูมิสูง

วิธีการเผาผนึกในสถานะของเหลวอุณหภูมิสูงจะผสมและสร้างรูปร่างของผงทังสเตนและผงทองแดงในสัดส่วนที่กำหนด และเผาที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลวของทองแดงเพื่อให้ได้วัสดุคอมโพสิตทังสเตนและทองแดง เนื่องจากความสามารถในการเปียกของพื้นผิวของทองแดงเหลวและทังสเตนได้ไม่ดี กระบวนการเพิ่มความหนาแน่นของการเผาผนึกของวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดงที่เตรียมโดยใช้กระบวนการนี้ส่วนใหญ่จะเป็นการจัดเรียงอนุภาคใหม่ ซึ่งส่งผลต่อความหนาแน่นของการเผาผนึกของวัสดุขั้นสุดท้าย อย่างไรก็ตาม ในฐานะที่เป็นหนึ่งในวิธีการเตรียมแบบดั้งเดิมของวัสดุคอมโพสิตทังสเตน-ทองแดง วิธีการเผาผนึกด้วยเฟสของเหลวที่อุณหภูมิสูงมีข้อดีของกระบวนการผลิตที่เรียบง่าย ใช้งานง่ายและควบคุม [9, 10]

1. 3 วิธีการเผาผนึกเฟสของเหลวที่เปิดใช้งาน

วิธีการเผาผนึกเฟสของเหลวที่เปิดใช้งานหมายถึงการเพิ่มปริมาณการติดตามของ Pd, Ni, Co, Fe และองค์ประกอบกระตุ้นอื่น ๆ ในระหว่างกระบวนการเผาผนึกเฟสของเหลวอุณหภูมิสูงเพื่อเตรียมวัสดุคอมโพสิตทังสเตน - ทองแดงเพื่อปรับปรุงผลการเผาผนึกและรับคอมโพสิตทังสเตน - ทองแดง วัสดุ. เนื่องจากการเพิ่มองค์ประกอบกระตุ้นจะส่งผลต่อการนำไฟฟ้าและความร้อนของวัสดุในระดับที่แตกต่างกัน จึงไม่เอื้อต่อการประยุกต์ใช้ในการควบคุมความร้อน ไฟฟ้า และวัสดุอื่น ๆ