Лист вольфрамовый W-Cu15 в Минске

Лист вольфрамовый W-Cu15 — композитный материал для высокотемпературных узлов

Лист вольфрамовый W-Cu15 — это псевдосплав на основе вольфрама с содержанием меди 15 2 % по массе, изготовленный методом порошковой металлургии с последующей пропиткой или горячим изостатическим прессованием. Материал сочетает высокую температуру плавления вольфрамовой матрицы (3422 C) с теплопроводностью меди (около 380 Вт/(мК) в чистом виде), что обеспечивает уникальный баланс эрозионной стойкости и теплоотвода. В отличие от чистого вольфрама, W-Cu15 обладает более низкой хрупкостью при комнатной температуре и лучшей обрабатываемостью, что критично при изготовлении тонких листов толщиной от 0,5 до 5,0 мм.

Структура и физико-механические характеристики

Микроструктура W-Cu15 представляет собой каркас из спечённых вольфрамовых зёрен размером 5–20 мкм, заполненный медной фазой. Такая архитектура обеспечивает плотность материала 15,8–16,2 г/см, что составляет 96–98 % от теоретической. Твёрдость по Бринеллю находится в диапазоне 220–280 HB, предел прочности при растяжении — 450–550 МПа, относительное удлинение — 2–4 %. Электропроводность достигает 40–45 % от международного стандарта отожжённой меди (IACS), а теплопроводность — 180–220 Вт/(мК) при 20 C.

Коэффициент термического расширения (КТР) W-Cu15 составляет 7,0–7,5 10 К, что близко к КТР кремния (2,6 10 К) и керамики на основе нитрида алюминия, однако требует согласования через промежуточные слои в ответственных сборках. Рабочие температуры: длительно — до 600 C на воздухе (из-за окисления меди), кратковременно — до 1000 C в инертной или восстановительной атмосфере.

Технология производства и сортамент

Листы W-Cu15 производятся по ГОСТ 26252-84 (для вольфрамовых полуфабрикатов) с дополнительными требованиями к содержанию меди. Основные этапы: прессование вольфрамового порошка, спекание при 1300–1400 C, пропитка расплавленной медью при 1150–1250 C в водородной среде, последующая холодная прокатка с промежуточными отжигами. Поставка возможна в состоянии поставки: горячекатаном, холоднокатаном или отожжённом.

Применение в промышленном оборудовании

Листы W-Cu15 востребованы в узлах, где сочетаются высокая температура, эрозионное воздействие и необходимость эффективного отвода тепла:

• Электроды контактной сварки — для точечной и шовной сварки оцинкованной стали и алюминиевых сплавов, где требуется стойкость к прилипанию и стабильность формы при циклических нагрузках.
• Теплоотводы (heat spreaders) в силовой электронике — подложки для IGBT-модулей и СВЧ-транзисторов, работающие при плотности теплового потока до 200 Вт/см.
• Эрозионные вставки в литьевых формах для алюминиевых и цинковых сплавов — зоны повышенного износа при литье под давлением.
• Контактные пластины в высоковольтных вакуумных выключателях — дугогасительные камеры с током отключения до 40 кА.
• Экраны и мишени в рентгеновской технике — рассеиватели тепла в анодах рентгеновских трубок.

Особенности обработки и монтажа

Листы W-Cu15 поддаются механической обработке резанием твёрдосплавным инструментом, однако из-за абразивного действия вольфрамовой фазы рекомендуется использовать инструмент с покрытием из кубического нитрида бора (CBN) или алмаза. Допустимы лазерная резка и электроэрозионная обработка (проволочная и прошивная). При гибке листов толщиной до 2 мм требуется нагрев до 200–300 C для предотвращения трещинообразования. Соединение с медными и алюминиевыми элементами выполняется пайкой серебряными припоями (ПСр-72, ПСр-45) в вакууме или восстановительной атмосфере; сварка плавлением не рекомендуется из-за ликвации меди.

Вопросы и ответы