鉬銅合金製備過程中，粉末冶金（PM）和液相燒結(jié)（LPS）是兩種常見的工藝方法。儘管二者均能用於生產(chǎn)鉬銅，但在工藝過程、材料性能、成本和應(yīng)用領(lǐng)域等方面存在明顯區(qū)別。
1. 材料密度與結(jié)構(gòu)均勻性
粉末冶金工藝主要依賴固相燒結(jié)，由於燒結(jié)過程中材料的收縮有限，最終產(chǎn)品的緻密度通常較低，難以完全消除孔隙，因此密度一般在85%~95%之間。這種微孔結(jié)構(gòu)可能影響鉬銅的導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度，尤其是在高溫環(huán)境下可能導(dǎo)致性能衰減。
相比之下，液相燒結(jié)過程中，銅在燒結(jié)溫度下熔化並滲透到鉬顆粒間的孔隙中，從而大幅提升材料的緻密度，通常可達(dá)到98%以上。高密度結(jié)構(gòu)不僅提高了鉬銅合金的導(dǎo)熱性能，還增強(qiáng)了其機(jī)械強(qiáng)度，使其更適用于高要求的應(yīng)用場景。
2. 熱導(dǎo)性與熱膨脹匹配
熱導(dǎo)性是衡量鉬銅合金性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。在PM工藝中，由於顆粒間的結(jié)合較弱，材料內(nèi)部可能存在殘餘孔隙和介面熱阻，導(dǎo)致其熱導(dǎo)率低於LPS工藝製備的材料。LPS過程中，銅的液相滲透填充了鉬顆粒間的空隙，使得合金內(nèi)部的熱流通道更加順暢，因而具有更高的熱導(dǎo)性。此外，高緻密度還減少了材料的熱疲勞效應(yīng)，提高了熱穩(wěn)定性。
在熱膨脹匹配方面，PM工藝製備的鉬銅由於孔隙較多，能夠在一定程度上緩衝鉬和銅熱膨脹係數(shù)差異帶來的應(yīng)力。但這種結(jié)構(gòu)在長期使用過程中可能會因熱迴圈導(dǎo)致疲勞損傷。而LPS製備的材料密實度更高，雖然在熱膨脹匹配方面相對較弱，但通過優(yōu)化合金比例和燒結(jié)條件，可以有效減少應(yīng)力集中問題，提高使用壽命。
3. 機(jī)械性能
PM工藝製備的鉬銅由於顆粒結(jié)合力較弱，通常表現(xiàn)出較低的抗拉強(qiáng)度和抗衝擊性，尤其是在高溫或機(jī)械應(yīng)力較大的環(huán)境中易發(fā)生斷裂。而LPS工藝通過銅的液相滲透，提高了鉬顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而增強(qiáng)了整體材料的機(jī)械性能，使其具有更高的耐磨性和抗裂性。
4. 生產(chǎn)成本與工藝複雜性
PM工藝相對簡單，生產(chǎn)流程較短，對設(shè)備要求較低，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，因此成本較低。然而，由於其密度相對較低，可能需要額外的後處理（如熱等靜壓）來提高材料的緻密度，這在一定程度上增加了成本。
LPS工藝則需要更高的溫度控制和保護(hù)氣氛，以確保銅的液相充分滲透且不發(fā)生氧化。同時，該工藝需要精確控制燒結(jié)時間，以避免銅過度流失或形成異常組織。因此，其設(shè)備投入和能耗較高，導(dǎo)致整體成本較粉末冶金更高。此外，液相燒結(jié)製備的材料通常需要額外的精密加工，以滿足特定應(yīng)用需求，進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本。
5. 適用場景
PM工藝適用于對成本較敏感、性能要求相對較低的應(yīng)用，例如普通電子封裝和散熱模組。而LPS工藝適用於高性能要求的應(yīng)用，如高功率電子器件、航空航太零部件等，尤其是在需要高導(dǎo)熱性和高機(jī)械強(qiáng)度的場合。
