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)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)，是常見的，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，將顆粒狀的鎢、銅原材料按照預(yù)先設(shè)計好的配比混勻，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。由于使用熱壓法時其壓制過程和燒結(jié)過程可以同時進(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發(fā)展變化。以此來促進(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密度高達(dá)97%，純鎢層的相對密度也可達(dá)96%。

3、多坯料擠壓成形法（MBE）
研究人員通過多坯料擠壓法結(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。成功解決了各個梯度層厚度難以得到精確控制及層鋪法效率低的問題。