W-Cu复合材料的激光熔覆快速成形及其性能研究(2)
3.1.4 致密度 20
3.1.5 显微硬度 .. 21
3.1.6 本节结论 .. 21
3.2 Ni 对W-Cu熔覆层组织结构及性能的影响 .. 22
3.2.1 微观结构 .. 22
3.2.2 截面元素分布 22
3.2.3 相组成 25
3.2.4 致密度 26
3.2.5 显微硬度 .. 26
3.2.6 本节结论 .. 27
3.3 Co 对W-Cu 熔覆层组织结构及性能的影响 . 27
3.3.1 微观结构 .. 27
3.3.2 截面元素分布 28
3.3.3 相组成 30
3.3.4 致密度 31
3.3.5 显微硬度 .. 31
3.3.6 本节结论 .. 32
结 论 33
致 谢 34
参考文献 .. 35
1 引言
W-Cu复合材料作为一种典型的假合金[1]，融合了 W 和Cu 各自的性能优点，具有高密度、高强度、良好的导电导热性和较低的热膨胀系数[2,3]。且 W 和Cu的含量不同时，合金的性能也不同。此外，W-Cu复合材料还具备了一些单组分所不具备的性能，例如自冷却效应——这是由于高温时 Cu相的蒸发带走部分热量，从而使合金温度下降。 W-Cu 材料多用作电极材料、电触头、药型罩[4]等。其常规制备方法主要有熔渗法和直接烧结法，均属于传统的粉末冶金方法。使用传统的粉末冶金方法可以获得致密的结构，却需要特制的专用工具，价格昂贵[5]，不适合复杂形状零件的制造。且用熔渗法制备零件时铜组分的含量不能大于 30%。而将激光熔覆与快速原型技术相结合的激光立体成形技术，基于增材制造的原理，兼具零件制造和修复的功能，由于其显著的优点，越来越受到人们的重视。然而，由于该制备方法中产生的翘曲变形，剥离，尤其是球化现象一直未得到有效解决，故限制了其被大范围地推广应用于各行各业。
1.1 W-Cu复合材料
1.1.1 W-Cu 复合材料的性能
表1.1中为W 和Cu 的主要物理性能的对比，可以看出，W-Cu 复合材料高密度、高强度
和低热膨胀系数的特性得益于 W 组分，而 Cu组分则保证了其具有良好的导热导电性。另外，W-Cu材料还具有良好的散热性和吸波性[6]。这些优异的性能使得其被广泛应用于制造重负荷
电触头、电弧电阻的电极、微电子设备中的电子封装材料以及高密度集成电路的散热器材料表1.1 钨铜主要物理性能对比[2]
性能 钨/W 铜/Cu
密度ρ/g·cm-3
19.32 8.96
熔点 Tm/℃ 3387 1083
屈服强度σs/MPa 550 120
热导率λ/W（m·K）-1
174 403
热膨胀系数ɑ/10-3
·℃-1
4.5 16.6
热容C/J·（kg·℃）-1
136 385
弹性模量E/GPa 411 145
泊松密度v 0.28 0.34 1.1.2 W-Cu 复合材料的传统制备方法
由表 1.1 列出的数据中可以看到，Tm（W）=3387℃，Tm（Cu）=1083℃，两者差异非常
大。因此，在过去的很长一段时间内人们只能通过粉末冶金方法制备 W-Cu 复合材料。图1.1
列出了粉末冶金技术制备 W-Cu复合材料的不同方法。 熔渗法中，高熔点组分作为骨架金属，决定产品整体形状；低熔点组分作为粘接剂，填
充到骨架当中。例如，在熔渗法制备 W-Cu复合材料过程中，先将部分 W 粉预压烧结得到多
孔 W 骨架，再将Cu熔化后经毛细管力渗入 W 骨架。熔渗法又可根据预烧结粉末的成分细分
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