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钼材料的金属特性(钼金属的应用)

钼材料的金属特性(钼金属的应用) 钼材料的开发与应用

国内外发展简况

20世纪60年代,前苏联学者已将Mo-Cu作为具有一定膨胀系数的恒膨胀合金进行研究,并研究了合金中铜含量对材料膨胀系数的影响。20世纪70年代,我国开发了Mo-Cu材料作为高导热、恒膨胀半导体功率管的基板。其热导率高于纯Mo和纯al,但膨胀系数低于无氧铜。其膨胀系数与陶瓷、硅等材料匹配良好。80年代,在钼和铜中加入少量镍或其他元素,在振动压力传感器中用作密封陶瓷的非磁性密封金属材料和温度补偿的非磁性恒膨胀材料。但由于当时各种条件的限制,这些作品并没有得到很好的推广,应用对象也比较单一狭窄,用量很少。20世纪80年代后期,Mo-Cu材料在国外生产和应用,作为true 空开关和开关设备的电触头,并发展成为大规模集成电路等微电子器件的热沉①材料。表1显示了德国和奥地利公司生产的电触头用钼和铜材料的等级和主要性能。表2列出了作为散热器材料的钼铜合金的组成及其相关的热性能。90年代以后,通过技术引进,国内也生产出了用于热沉材料研究的钼铜触头和钼铜合金的true 空开关管。

2钼和铜材料的特性

材料的特性是决定材料应用领域的重要依据。因此,在讨论钼铜材料的发展和应用时,我们必须了解和认识钼铜材料的特性。

像W-Cu材料一样,Mo材料是由两种不互溶的金属相组成的假合金。因此,这种材料应具有两种组成金属的特性,并能取长补短,从而获得良好的综合性能。钨材料被广泛用作电接触材料、电加工电极和航空航天高温材料等。,其性能已为人所知。所以在讨论钼和铜材料时,要参考钨和铜材料的特性。

2.1高导电性和导热性

钨和钼是除金、银、铜等高导电性金属外,导电性和导热性都很好的元素。所以进一步加入了高导电导热金属铜的钨铜、钼铜材料,具有高导电导热性能。MoCu40VS的电导率相当于标准铜的50%以上。

2.2热膨胀系数可调性低

铜的热膨胀系数高,而钨和钼的热膨胀系数低。因此,可以根据不同的成分组合来制作所需的较低的热膨胀系数,使其与其他材料的热膨胀系数相匹配组合,以避免热膨胀系数差异过大造成的热应力破坏。

2.3特殊高温性能

以及熔点分别为3400℃和2615℃的钨钼系难熔金属(难熔金属),而铜的熔点只有1083℃。钨和钼铜材料在室温和中温下既有良好的强度,又有一定的塑性。当温度超过铜的熔点时,材料中所含的铜可以液化、蒸发、吸热起冷却作用(发汗、降温),因此可作为特殊用途的高温材料,如耐火材料燃烧温度下的喷嘴喉衬、高温电弧作用下的电接触等。

2.4无磁

钨、钼和铜都是非铁磁性金属。因此,组成的钨铜、钼铜材料都是非磁性的,这使得它们有可能在各种磁场下取代传统的由铁元素组成的磁性合金。

2.5低气体含量和良好的真空性能

无论是钨、钼还是铜,其氧化物容易被还原,N2、H2、C等杂质也容易被去除,使其在true 空下保持极低的放气,具有true 空的良好使用性能。

2.6良好的可加工性

由于纯钨和纯钼的硬度高、脆性大,加工难度大,特别是加工复杂、精细的零件时,效率低,废品多。而W-Cu和Mo-Cu材料,由于加入铜后材料的硬度降低,塑性增加,有利于加工,可以通过各种加工手段加工成任何复杂的零件。

2.7钨铜和钼铜的比较

钨的熔点和密度比钼高,所以钨铜更适合更高的温度,也可以作为高密度材料。但由于钼的密度相对较低,使用钼和铜可以减轻组件的重量,有利于航空航天和仪器仪表。

3钼和铜材料的制备

钼材料的制备与钨铜材料基本相似,主要通过渗铜法和混合烧结法两种途径。

3.1渗铜法

钼粉直接压制成型,在高温氩气中烧结成多孔钼坯,然后在真空空或惰性气体下将烧结好的多孔钼坯熔渗到铜液中。为了获得所需含铜量的钼铜材料,需要控制烧结钼坯的孔隙率,使这些孔隙渗入铜后达到所需的含铜量。该方法易于制备含铜& le30%(质量分数)钼铜材料,用于& ge含铜量为30%(质量分数)的钼铜材料,可以压制烧结,然后掺入一定量的铜粉进行渗铜。

3.2混合粉末烧结法

它是由钼粉和铜粉按所需成分的钼铜材料混合后压制成型,烧结直接制成产品。还可以将氧化钼和氧化铜的混合粉末共还原,得到钼和铜的混合粉末,用于压制和烧结,后者可以得到结构更致密、更均匀的产品。含铜量高的钼铜材料更适合用混合粉末烧结,因为其工艺简单,也能获得高密度的产品。如果需要,可以进一步压制以增加密度。用混合粉末直接烧结含铜量低的钼铜材料时,应将钼铜混合粉末制成超细粉末或进行机械活化,以提高其烧结活性,保证烧结制品的致密性。

4钼和铜材料的应用

根据上述钼铜材料的特点和国内外的发展情况,钼铜材料在以下几个方面得到了应用。

4.1真空开关电气触点

目前,钼铜材料和钨铜材料在国外已被列为电接触材料。钨铜真空触头在国内正在大面积推广,但也有一部分选择了钼铜材料。因此,根据true 空开关的不同性能要求,可以在不同的场合使用钨铜材料和钼铜材料,以达到材料的最佳使用效果。

4.2电真空空装置的辐射元件

大功率集成电路和微波器件要求高导电导热材料作为导电散热元件,同时要兼顾真空性能、耐热性和热膨胀系数。钨和钼铜材料是这种应用的优选材料,因为它们的特性满足这些要求。

4.3仪表部件的材料

由于钼铜具有许多物理特性,如无磁性、热膨胀系数恒定、弹性模量高、导电性和导热性好等,适用于一些有特殊要求的仪器元件。与W-Cu相比,Mo-Cu密度更低,重量更轻,塑性更好,更容易加工,因此更适合用作仪器材料。

4.4航空航天和武器材料

与钼相比,钼更耐烧蚀,更具可塑性和可加工性。因此可以作为温度略低的火箭、导弹的高温部件,也可以代替钼作为其他武器的部件,如增程炮。

4.5其他

钼还可用作固体动密封和滑动摩擦的加强筋,高温炉的水冷电极头,电加工电极,其应用可进一步开发。

 
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