Alliage de cuivre et de tungstène
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Avantages de l'alliage de cuivre et de tungstène
Haute densité
Les alliages de cuivre et de tungstène ont une densité élevée, ce qui les rend utiles dans les applications où une combinaison de densité élevée et de conductivité électrique est requise. La teneur en tungstène contribue à la densité globale de l'alliage.
Conductivité thermique élevée
Le tungstène présente une conductivité thermique élevée et, lorsqu'il est combiné avec du cuivre, l'alliage conserve de bonnes propriétés de conductivité thermique. Le tungstène de cuivre est donc adapté aux applications où une dissipation thermique efficace est essentielle, comme dans les appareils électroniques.
Excellente conductivité électrique
Le cuivre est réputé pour sa conductivité électrique élevée. Bien que la teneur en tungstène réduise la conductivité électrique globale par rapport au cuivre pur, les alliages de cuivre et de tungstène conservent néanmoins une bonne conductivité électrique. Cela les rend adaptés aux applications électriques et électroniques.
Point de fusion élevé
Le tungstène a un point de fusion très élevé et son incorporation dans les alliages de cuivre et de tungstène augmente leur point de fusion global. Ce point de fusion élevé rend les alliages adaptés aux applications impliquant des températures élevées, comme dans les industries aérospatiales et de défense.
Faible dilatation thermique
Les alliages de cuivre et de tungstène présentent généralement de faibles coefficients de dilatation thermique. Cette propriété est précieuse dans les applications où la stabilité dimensionnelle sous des températures variables est cruciale.
Résistance à l'usure
Le tungstène est connu pour sa dureté et sa résistance à l'usure. Les alliages de cuivre et de tungstène, grâce à leur teneur en tungstène, présentent une bonne résistance à l'usure et peuvent supporter le frottement et l'abrasion.
Bonne usinabilité
Les alliages de cuivre et de tungstène sont généralement usinables, ce qui permet la fabrication de formes complexes et de composants précis. L'usinabilité peut varier en fonction de la composition spécifique de l'alliage.
Résistance à la corrosion
Les alliages de cuivre et de tungstène sont généralement résistants à la corrosion, en particulier par rapport au tungstène pur. La teneur en cuivre contribue à la résistance à la corrosion, ce qui rend ces alliages adaptés à certains environnements difficiles.
Non magnétique
Les alliages de cuivre et de tungstène sont généralement non magnétiques, ce qui peut être avantageux dans les applications où les propriétés magnétiques sont indésirables, comme dans certains appareils électroniques.
Ductilité et formabilité
La présence de cuivre dans l'alliage confère une certaine ductilité et une certaine formabilité. Bien qu'ils ne soient pas aussi malléables que le cuivre pur, les alliages de cuivre et de tungstène peuvent être façonnés selon des formes spécifiques.
Utilisations de l'alliage cuivre-tungstène dans les matériaux militaires résistants aux hautes températures
Cet alliage est utilisé comme buses, gouvernails à gaz et gouvernails à air pour les missiles et les moteurs de fusée dans l'aérospatiale en raison de sa résistance aux températures élevées. À l'heure actuelle, le principe de l'effet de réfrigération par transpiration formé par la volatilisation du cuivre à haute température (point de fusion du cuivre 1083 degrés) est utilisé pour réduire la température de surface du cuivre tungstène afin de garantir son utilisation dans des conditions de température extrêmement élevées.
Utilisations de l'alliage cuivre-tungstène dans les commutateurs haute tension
Cet alliage est largement utilisé dans les interrupteurs haute tension. La principale raison est les avantages spécifiques des alliages tungstène-cuivre tels que la résistance à l'ablation par arc, le soudage anti-fusion, le faible courant de coupure et la faible capacité d'émission d'électrons thermiques.
Utilisations de l'alliage cuivre-tungstène dans l'électro-usinage
Les avantages des électrodes en cuivre tungstène sont la résistance aux hautes températures, la résistance à l'ablation par arc, une bonne conductivité électrique et thermique et une dissipation rapide de la chaleur. Ses applications se concentrent sur les électrodes EDM, les électrodes de soudage par résistance et les électrodes de tube à décharge haute pression.
Les électrodes électro-usinées se caractérisent par une grande variété de spécifications, de petits lots et de grandes quantités. Le matériau tungstène-cuivre utilisé comme électrode électro-usinée doit avoir la densité et l'uniformité du tissu les plus élevées possibles, en particulier pour les électrodes allongées en forme de tige, tubulaires et profilées.
Utilisations de l'alliage de cuivre et de tungstène dans les matériaux microélectroniques
Les matériaux de boîtier électronique et de dissipateur thermique en tungstène-cuivre présentent à la fois les caractéristiques de faible dilatation du tungstène et la conductivité thermique élevée du cuivre. Son coefficient de dilatation thermique et sa conductivité thermique peuvent être modifiés en ajustant la composition du cuivre tungstène, offrant ainsi une gamme d'applications plus large pour le cuivre tungstène.
Les matériaux en cuivre tungstène ont une résistance élevée à la chaleur et une bonne conductivité thermique, et en même temps, ils ont un coefficient de dilatation thermique qui correspond aux plaquettes de silicium, à l'arséniure de gallium et aux matériaux céramiques, ils sont donc largement utilisés dans les matériaux semi-conducteurs, adaptés aux matériaux d'emballage d'appareils haute puissance, aux matériaux de dissipateur thermique, aux composants de dissipation thermique, aux céramiques et aux bases d'arséniure de gallium, etc.
L'alliage tungstène-cuivre est un matériau composite constitué d'un mélange de tungstène et de cuivre, dont la teneur en tungstène varie généralement de 10 à 50 %. Cet alliage combine la résistance élevée et la résistance à l'usure du tungstène avec l'excellente conductivité thermique et électrique du cuivre, ce qui en fait un matériau idéal pour diverses applications dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique et la défense.
Le marché des alliages de cuivre tungstène devrait croître à un TCAC de % au cours de la période de prévision. La croissance du marché peut être attribuée à la demande croissante de matériaux haute performance dans des secteurs tels que l'aérospatiale et la défense, où les propriétés uniques de l'alliage de cuivre tungstène en font un choix attrayant pour des applications telles que les contacts électriques, les dissipateurs thermiques et la protection contre les radiations. L'accent croissant mis sur les matériaux légers à haute résistance et durabilité dans les secteurs de l'automobile et de l'électronique stimule encore davantage la demande d'alliages de cuivre tungstène.
Les dernières tendances du marché des alliages de cuivre tungstène comprennent des avancées dans les processus de fabrication pour améliorer les propriétés mécaniques et les caractéristiques de performance de l'alliage, ainsi que le développement de nouvelles nuances avec une conductivité thermique et électrique améliorée. L'adoption croissante de l'alliage de cuivre tungstène dans les applications émergentes telles que la fabrication additive et l'impression 3D devrait créer de nouvelles opportunités de croissance sur le marché.
Alliage de tungstène et de cuivre : point de fusion et propriétés mécaniques
Point de fusion de l'alliage de cuivre et de tungstène
L'alliage de cuivre tungstène a un point de fusion extrêmement élevé. Le point de fusion exact dépend du rapport des deux métaux utilisés dans l'alliage, mais se situe généralement entre 1 400 et 1 800 degrés (2 552 degrés F - 3 272 degrés F). Cela le rend beaucoup plus élevé que d'autres matériaux, tels que l'acier ou l'aluminium, qui ont des points de fusion d'environ 1 500 degrés (2 732 degrés F) ou 1 200 degrés (2 192 degrés F), respectivement. Le point de fusion élevé de l'alliage de cuivre tungstène le rend parfait pour les applications qui nécessitent des matériaux avec un niveau de résistance à la chaleur exceptionnellement élevé, comme les buses de fusée ou les contacts électriques.
Propriétés mécaniques de l'alliage de cuivre tungstène
L'alliage tungstène-cuivre présente également des propriétés mécaniques exceptionnelles, ce qui le rend adapté aux composants où la résistance à l'usure est importante. Sa dureté peut varier de 20 à 40 HRC selon le rapport tungstène/cuivre utilisé dans l'alliage. En plus de sa dureté, il présente également une bonne conductivité électrique associée à une faible résistance de contact électrique, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans les connexions électriques pouvant être exposées à des températures ou vibrations extrêmes. Sa résistance à la corrosion signifie également qu'il peut être utilisé dans des composants qui entrent en contact avec des liquides ou des gaz corrosifs sans risque de dommage ou de corrosion au fil du temps.
Principaux composites et propriétés
| Taper | Densité (g/cm3) | Conductivité | HB (MPa) | Taille (mm) |
| WCu50 | 11.9~12.3 | Supérieur ou égal à 55 %IACS | 1130~1180 | Tige : Ø1~50 |
| Longueur<300 | ||||
| Feuille: | ||||
| WCu40 | 12.8~13.0 | Supérieur ou égal à 47 %IACS | Supérieur ou égal à 1375 | Largeur<190 |
| WCu30 | 13.8~14.4 | Supérieur ou égal à 42 %IACS | Supérieur ou égal à 1720 | Longueur<300 |
| WCu20 | 15.2~15.6 | Supérieur ou égal à 34 %IACS | Supérieur ou égal à 2160 | Type spécial : |
| WCu10 | 16.8~17.2 | Supérieur ou égal à 27 %IACS | Supérieur ou égal à 2550 | Largeur<190 |
| WCu7 | 17.3~17.8 | Supérieur ou égal à 26 %IACS | Supérieur ou égal à 2900 | Longueur<300 |
Part of the mixed powder sintering process copper infiltration method generally has the following two: Tungsten copper plates imageCu powder and 0.5% to 2.5% additives (typically nickel powder) - Press molding - Sintering - Copper infiltration. The process is simple; This method is suitable for manufacturing Cu>20% composite tungstène-cuivre. Diverses méthodes de production de matériaux en tungstène-cuivre, répartition du cuivre le long des joints de grains de tungstène, la résistance du squelette en tungstène n'est pas aussi bonne que la méthode de frittage à haute température, car cette méthode demande trop de matières premières, d'ingrédients, sinon le produit contiendra plus d'impuretés et de gaz. Poudre BW - +2.5% de poudre de Cu + acide statique - A été ajouté à l'agent adhésif composite fondu approprié (contenant 35% de polypropylène, 60% de paraffine, 5% d'acide satirique) - La forme d'injection de granulation de refroidissement - Élimination du liant - Heptanes - 3C% / min chauffant à 500C, 10C/min chauffant à 900C - Transféré au four de frittage à haute température de refroidissement - Chauffage 10C/min à 1030C - À 10C/min chauffé à 1200-16200C Lixiviation de fusion - Refroidi à température ambiante. Le processus de fabrication des plaques de cuivre tungstène se déroule selon ces étapes, qui possèdent les propriétés du tungstène et du cuivre.
Alliage de cuivre tungstène vs alliage de fer tungstène-nickel
L'alliage tungstène-cuivre et l'alliage tungstène-nickel-fer présentent tous deux des caractéristiques de densité élevée, de résistance élevée, de faible coefficient de dilatation thermique, de bonne résistance aux températures élevées et d'effet de protection contre les radiations. Cependant, en raison de la différence entre les alliages de phase liante et les procédés de production, ils présentent de nombreuses différences en termes de performances.
Alliage de cuivre et de tungstène
L'alliage de cuivre tungstène, également connu sous le nom d'alliage W-Cu, ou cuivre tungstène en anglais, est un alliage à base de tungstène et d'ajout de cuivre (teneur de 6% à 45%).
En plus des caractéristiques du tungstène, il possède également les caractéristiques du cuivre.
La conductivité électrique et thermique supérieure du cuivre métallique confère à l'alliage W-Cu d'excellentes performances électrochimiques et une excellente dissipation de la chaleur. Il est adapté à une utilisation dans les commutateurs haute tension, les électrodes d'usinage électrique et les matériaux d'emballage microélectroniques.
Il convient de noter que le point de fusion du tungstène (3410 degrés) et du cuivre (1080 degrés) est assez différent. Lorsque la température est supérieure à 3000 degrés, le cuivre de l'alliage se liquéfie et s'évapore, absorbant une grande quantité de chaleur, réduisant ainsi la température de surface du matériau. Les gens appellent cet alliage un matériau de transpiration métallique, qui convient à une utilisation dans l'aérospatiale et l'aviation comme missiles, tuyères de moteurs-fusées, gouvernails à gaz, gouvernails à air, cônes de nez, etc.
Les méthodes de production courantes pour les alliages de cuivre et de tungstène comprennent la métallurgie des poudres, le moulage par injection, la méthode de la poudre d'oxyde de cuivre et la méthode d'infiltration du cadre en tungstène.
Alliage de tungstène, de nickel et de fer
L'alliage tungstène-nickel-fer, également connu sous le nom d'alliage W-Ni-Fe, est un alliage à base de tungstène (environ 90-98 %) auquel on ajoute des composants nickel, fer et cuivre. Remarque : le rapport approprié entre le nickel et le fer est de 7:3 ou 1:1. Bien qu'il n'ait pas la bonne conductivité électrique et thermique du cuivre, il présente une meilleure résistance à la traction et une meilleure ductilité que l'alliage W-Cu.
L'alliage W-Ni-Fe est adapté aux contrepoids, aux dispositifs de protection contre les radiations, aux équipements militaires et aux produits électriques. La méthode de production courante de cet alliage est la métallurgie des poudres.
Le processus de production de l'alliage de cuivre et de tungstène
Procédé d'infiltration de cuivre et de tungstène
Le procédé d'infiltration consiste à presser de la poudre de tungstène pour obtenir un produit semi-fini, puis à le fritter pour obtenir un squelette de matrice de tungstène poreux ayant une certaine densité et une certaine résistance à une certaine température, puis à infiltrer du cuivre fondu dans le squelette de tungstène. Ainsi, le procédé de production d'un matériau en alliage de tungstène et de cuivre dense est obtenu.
Frittage en phase liquide à haute température
Le frittage en phase liquide à haute température est un procédé de préparation d'alliage de tungstène et de cuivre par mélange de poudre de tungstène et de poudre de cuivre dans une certaine proportion, pressage isostatique et frittage. Le frittage en phase liquide à haute température est généralement effectué à une température supérieure au point de fusion du cuivre de 300 degrés, le caractère est un processus de production simple. Afin d'améliorer la densité du matériau, il est nécessaire d'augmenter le processus d'usinage plusieurs fois après l'opération de frittage en phase liquide, comme le repressage, le pressage à chaud, le forgeage à chaud, etc.
Nanocristallisation de puissance et densification complète
Les nanopoudres présentent une série d'excellentes caractéristiques, telles qu'une petite granulométrie, une grande surface spécifique, une grande interface de contact entre les poudres, une activité de surface élevée, une force motrice de frittage puissante, n'ont pas besoin d'ajouter d'activateur, une faible température de frittage et une densification rapide, et une densité élevée, bonne propriété.
Frittage en phase liquide activée
Le frittage en phase liquide activé est une méthode consistant à ajouter des oligo-éléments ({{{{}}}}.1 ~ 0,5) Pd, Ni, Co, Fe et d'autres éléments métalliques dans le matériau tungstène-cuivre, de manière à dissoudre la phase tungstène dans la phase cuivre, dans le traitement de frittage en phase liquide, la phase contenant ces éléments métalliques. Par rapport à la méthode de frittage en phase liquide à haute température, cette méthode réduit non seulement la température de frittage, raccourcit le temps de frittage, mais améliore également considérablement la densité de frittage. Français Les éléments de transition Pd, Ni, Co, Fe ont un effet d'activation dans le frittage des matériaux en cuivre tungstène, les résultats montrent que l'effet d'activation de Co et Fe est le meilleur, et la densité du cuivre tungstène peut être améliorée de manière évidente, l'effet d'activation de Ni, Pd n'est pas évident dans WCu, l'effet d'activation est moindre que dans la poudre de tungstène pur, la raison pour laquelle Ni, Pd et Cu forment la solution solide infinie, ne peut pas jouer l'effet d'activation, tandis que Co, Fe et Cu ne forment qu'une solution solide limitée, pendant le processus de frittage, la phase d'oligo-élément se séparera de la limite de grain et formera un composé intermétallique, ce qui peut favoriser la densification du tungstène. Mais il convient de noter que l'activateur influencera la conductivité électrique et thermique du cuivre hautement conducteur, réduisant ainsi considérablement la conductivité thermique du matériau, ce qui est préjudiciable aux matériaux microélectroniques à conductivité électrique et thermique élevées. Par conséquent, cette méthode n'est applicable qu'au domaine qui ne nécessite pas de conductivité et de conductivité thermique élevées.
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