Měď - wolfram - Copper–tungsten
 | tento článek potřebuje další citace pro ověření. (Březen 2019) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) |
Měď - wolfram (wolfram – měď, CuWnebo WCu) je směsí měď a wolfram. Protože měď a wolfram nejsou vzájemně rozpustné, materiál se skládá z odlišných částic jednoho kovu rozptýlených v matrici druhého. The mikrostruktura je tedy spíše a kompozit s kovovou matricí místo skutečné slitiny.
Materiál kombinuje vlastnosti obou kovů, což vede k materiálu, který je tepelně odolný, ablace -odolný, vysoce tepelně a elektricky vodivý a snadno stroj.
Díly jsou vyrobeny z CuW kompozitu lisováním wolframových částic do požadovaného tvaru, slinování zhutněnou část a poté infiltruje roztavenou mědí. K dispozici jsou také listy, tyče a tyče z kompozitní směsi.
Běžně používané měděné wolframové směsi obsahují 10–50 hm.% Mědi, zbývající část tvoří převážně wolfram. Typické vlastnosti závisí na jeho složení. Směs s menším hmotnostním procentem mědi má vyšší hustotu, vyšší tvrdost a vyšší měrný odpor. Typická hustota CuW90 s 10% mědi je 16,75 g / cm3 a 11,85 g / cm3 pro CuW50. CuW90 má vyšší tvrdost a měrný odpor 260 HB kgf / mm2 a 6,5 μΩ.cm než CuW50.
Typické vlastnosti běžně používaných měděných wolframových kompozic[1]
| Složení | Hustota | Tvrdost | Odpor | IACS | Pevnost v ohybu |
|---|---|---|---|---|---|
| hm. % | g / cm3≥ | HB Kgf / mm2≥ | μΩ.cm≤ | %≥ | Mpa≥ |
| W50 / Cu50 | 11.85 | 115 | 3.2 | 54 | – |
| W55 / Cu45 | 12.30 | 125 | 3.5 | 49 | – |
| W60 / Cu40 | 12.75 | 140 | 3.7 | 47 | – |
| W65 / Cu35 | 13.30 | 155 | 3.9 | 44 | – |
| W70 / Cu30 | 13.80 | 175 | 4.1 | 42 | 790 |
| W75 / Cu25 | 14.50 | 195 | 4.5 | 38 | 885 |
| W80 / Cu20 | 15.15 | 220 | 5.0 | 34 | 980 |
| W85 / Cu15 | 15.90 | 240 | 5.7 | 30 | 1080 |
| W90 / Cu10 | 16.75 | 260 | 6.5 | 27 | 1160 |
Aplikace
CuW kompozity se používají tam, kde je potřeba kombinace vysoké tepelné odolnosti, vysoké elektrické a tepelné vodivosti a nízké tepelné roztažnosti. Některé aplikace jsou v elektrické odporové svařování, tak jako elektrické kontakty, a jako chladiče. Jako kontaktní materiál je kompozit odolný proti erozi elektrickým obloukem. Slitiny WCu se také používají v elektrodách pro obrábění elektrickým výbojem[2] a elektrochemické obrábění.[3]
Kompozit CuW75 se 75% wolframu je široce používán v nosiče čipů, podklady, příruby a rámy pro výkonová polovodičová zařízení. Vysoká tepelná vodivost mědi spolu s nízkou tepelnou roztažností wolframu umožňuje přizpůsobení tepelné roztažnosti křemík, galium arsenid, a nějaký keramika. Dalšími materiály pro toto použití jsou slitina měď-molybden, AlSiC, a Dymalloy.
Kompozity se 70–90% wolframu se používají ve vložkách některých specialit tvarované nálože. Průnik je zvýšen faktorem 1,3 proti mědi pro homogenní ocelový terč, protože se zvyšuje jak hustota, tak doba rozpadu.[4] Tvarované vložky na bázi wolframového prášku jsou zvláště vhodné pro dokončení ropného vrtu. Jako pojivo lze místo mědi použít i jiné tvárné kovy. Grafit lze přidat jako lubrikant k prášku.[5]
CuW lze také použít jako kontaktní materiál ve vakuu. Když je kontakt velmi jemnozrnný (VFG), je elektrická vodivost mnohem vyšší než normální kus měděného wolframu.[6] Měděný wolfram je dobrou volbou pro vakuový kontakt kvůli jeho nízké ceně, odolnosti proti erozi oblouku, dobré vodivosti a odolnosti proti mechanickému opotřebení a kontaktnímu svařování. CuW je obvykle kontakt pro vakuové, naftové a plynové systémy. Není to dobrý kontakt se vzduchem, protože při vystavení povrch oxiduje. CuW méně pravděpodobně eroduje ve vzduchu, když je koncentrace mědi v materiálu vyšší. Využití CuW ve vzduchu spočívá jako hrot oblouku, deska oblouku a obloukový oblouk.[7]
Materiály z měděného wolframu se často používají k oblouku kontaktů ve středním až vysokém napětí fluorid sírový (SF6) jističe v prostředí, které může dosáhnout teploty nad 20 000 K. Odolnost měděného wolframového materiálu proti erozi elektrickým obloukem lze zvýšit úpravou velikosti zrna a chemického složení.[6]
Proces Spark Erosion (EDM) vyžaduje měděný wolfram. Obvykle se tento proces používá s grafitem, ale protože wolfram má vysokou teplotu tání (3420 ° C), umožňuje to, aby CuW elektrody měly delší životnost než grafitové elektrody. To je zásadní, když byly elektrody zpracovány složitým obráběním. Jelikož jsou elektrody náchylné k opotřebení, poskytují elektrody větší geometrickou přesnost než ostatní elektrody. Tyto vlastnosti také umožňují, aby tyče a trubky vyrobené pro erozi jisker byly zmenšeny v průměru a měly delší délku, protože u materiálu je menší pravděpodobnost odštěpování a deformace.[8]
Vlastnosti
| Wolfram wt. % | 55 | 68 | 70 | 75 | 78 | 80 | 85 | 90 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| UTS (MPa) | 434 | 517 | 586 | 620 | 648 | 662 | 517 | 483 |
| Tepelná vodivost (W / (cm K)) | 2.4 | 2.1 | 2.01 | 1.89 | 1.84 | 1.82 | 1.75 | 1.47 |
| Elektrický odpor při 20 ° C | 3.16 | 3.33 | 3.41 | 3.51 | 3.71 | 3.9 | 4.71 | 6.1 |
Elektrické a tepelné vlastnosti kompozitů se mění s různými proporcemi. Zvýšení mědi zvyšuje tepelnou vodivost, která hraje velkou roli při použití v jističích. Elektrický odpor se zvyšuje s nárůstem procenta wolframu přítomného v kompozitu, v rozmezí od 3,16 při 55% wolframu do 6,1, když kompozit obsahuje 90% wolframu. Zvýšení wolframu vede ke zvýšení mezní pevnosti v tahu, dokud slitina nedosáhne 80% wolframu a 20% mědi s mezní pevností v tahu 663 MPa. Po této směsi mědi a wolframu se konečná pevnost v tahu poté začne poměrně rychle snižovat.[9]
Reference
- ^ "Vlastnosti měděného wolframu".
- ^ „Home - Credo Reference“.
- ^ "Slitina mědi a wolframu". chinatungsten.com. Citováno 29. března 2019.
- ^ Tie-Fu, Wang; He-Rong, Zhu (1996). "Charge Liner ve tvaru mědi a wolframu a jeho tryska". Pohonné látky, výbušniny, pyrotechnika. 21 (4): 193–195. doi:10.1002 / prep.19960210406.
- ^ "Tungsten vylepšená vložka pro tvarovaný náboj".
- ^ A b „Wolfram-měď pro SF6 jističe". plansee.com. Citováno 29. března 2019.
- ^ „Archivovaná kopie“. Archivovány od originál dne 12. prosince 2013. Citováno 6. prosince 2013.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
- ^ "Sparkal Erosion electrodes". plansee.com. Citováno 29. března 2019.
- ^ „Dodavatel mědi a wolframu - tyče - desky - plechy - dráty | Eagle Alloys Corporation“.