在材料科學(xué)的探索征途中，北京工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊再次傳來振奮人心的消息。他們成功運(yùn)用電場輔助快速熱壓技術(shù)，制備出了不同銅含量的多層鎢銅（W-Cu）復(fù)合材料，并深入剖析了銅含量對材料力學(xué)、電學(xué)及耐磨損性能的影響及其內(nèi)在機(jī)理。這一成果以“Multilayered W–Cu composites with enhanced strength, electrical conductivity and wear resistance”為題發(fā)表在復(fù)合材料頂刊Composites Part B: Engineering上。
中鎢在線鎢箔圖片
鎢銅復(fù)合材料，作為材料界的“多面手”，憑借其卓越的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐高溫性能、耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性等特點(diǎn)，在高壓斷路器、電阻焊接電極及電磁發(fā)射系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域大放異彩。然而，長期以來，如何同時提升W-Cu復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度與物理性能，一直是科研工作者亟待解決的難題。
針對上述的問題，北京工業(yè)大學(xué)研究者采用快速熱壓燒結(jié)技術(shù)制備了不同銅含量的層狀鎢銅復(fù)合材料。實驗使用高純度的鎢箔和銅箔作為原材料，制備了高純度的鎢和銅薄板。為了去除表面的氧化物和油污，對鎢和銅板進(jìn)行了一系列的清潔處，包括使用氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、去離子水清洗和干燥。清潔后的鎢和銅箔交替放置在石墨模具中，利用快速熱壓燒結(jié)爐進(jìn)行快速熱壓燒結(jié)即可。
實驗結(jié)果顯示，鎢箔顯示出強(qiáng)烈的紋理，具有高密度的位錯，硬度高。多層層狀鎢銅復(fù)合材料顯示出良好的層狀結(jié)構(gòu)和界面結(jié)合。鎢相保持了細(xì)小的晶粒和高密度位錯，而銅相晶粒長大，沒有明顯的晶粒長大或位錯密度變化。
與商業(yè)同類材料相比，層狀鎢銅復(fù)合材料在抗壓屈服強(qiáng)度、導(dǎo)電性及耐磨性方面均實現(xiàn)了顯著提升。強(qiáng)度的增強(qiáng)得益于鎢層與銅層之間更為合理的應(yīng)力分，以及鎢層本身出色的強(qiáng)度特性；壓縮屈服強(qiáng)度隨著銅含量的減少而線性增加；導(dǎo)電性的提升，則直接歸功于銅含量的增加；至于耐磨性的改善，則主要?dú)w功于鎢相的高硬度與高強(qiáng)韌性。
北京工業(yè)大學(xué)的這一創(chuàng)新成果，不僅為鎢銅復(fù)合材料的性能優(yōu)化開辟了新的思路，更為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究者提供了寶貴的經(jīng)驗與啟示。
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