Лист вольфрамовый W-Cu25 в Минске

Вольфрамовый лист W-Cu25: псевдосплав для термонагруженных узлов

Лист вольфрамовый W-Cu25 — это двухфазный композиционный материал (псевдосплав), получаемый методом пропитки вольфрамового каркаса медью или жидкофазным спеканием смеси порошков W и Cu. Соотношение компонентов составляет 75 % вольфрама и 25 % меди по массе. Такая композиция сочетает тугоплавкость и низкий КТР вольфрамовой матрицы с высокой теплопроводностью и электропроводностью медной фазы. Материал не является сплавом в классическом смысле: компоненты взаимно нерастворимы, граница раздела фаз сохраняется в готовом изделии.

Лист W-Cu25 выпускается в виде горячекатаных или спечённых пластин с последующей механической обработкой. Плотность материала — 15,2–15,6 г/см, что существенно ниже плотности чистого вольфрама (19,3 г/см), но выше плотности меди (8,9 г/см). Пористость не превышает 1–2 %. Теплопроводность достигает 180–200 Вт/(мК) при комнатной температуре, что в 2,5–3 раза выше, чем у чистого вольфрама. КТР в диапазоне 20–500 C составляет 8,5–10,510 К — промежуточное значение между вольфрамом и медью, что обеспечивает согласование с керамическими и полупроводниковыми материалами при пайке и монтаже.

Технические характеристики листа W-Cu25

Структура и физико-механические свойства

Микроструктура W-Cu25 представляет собой непрерывный вольфрамовый каркас с распределёнными включениями меди. Размер вольфрамовых зёрен — 5–20 мкм, медная фаза заполняет межзеренные каналы. Такая топология обеспечивает связность обеих фаз: вольфрам отвечает за жёсткость и износостойкость, медь — за отвод тепла и электрического тока. При нагреве до 800–900 C медь не вытекает благодаря капиллярному удержанию в каркасе.

Материал сохраняет размерную стабильность при циклических термонагрузках. Остаточное удлинение при растяжении — 2–5 %. Модуль упругости — 280–320 ГПа. Удельное электрическое сопротивление — 3,6–4,2 мкОмсм. При температурах выше 1000 C начинается интенсивное испарение меди, что ограничивает применение в вакуумных печах без защитной атмосферы.

Области применения

• Теплоотводящие основания мощных СВЧ-транзисторов и диодных сборок в радиолокационных станциях и системах связи.
• Электроды для контактной сварки и электроэрозионной обработки (ЭЭО) в инструментальном производстве.
• Компоненты электронно-лучевых пушек и рентгеновских трубок: фокусирующие чашки, антикатодные узлы.
• Токосъёмные пластины и дугогасительные контакты в высоковольтных выключателях и разрядниках.
• Тепловые экраны и элементы теплоотвода в авиационной и космической электронике.
• Оснастка для литья под давлением алюминиевых сплавов: вставки пресс-форм, охлаждаемые знаки.

Технология изготовления и обработки

Лист W-Cu25 получают пропиткой спечённого вольфрамового каркаса расплавом меди в водородной печи при 1300–1450 C либо жидкофазным спеканием порошковой смеси. Горячая прокатка при 900–1000 C уплотняет материал и придаёт листу требуемую толщину. Механическая обработка — фрезерование, точение, шлифование — выполняется твердосплавным инструментом без СОЖ на масляной основе. Пайка осуществляется припоями на основе серебра (ПСр-72, ПСр-45) с флюсами, активированными для тугоплавких металлов. Сварка плавлением не рекомендуется из-за расслоения фаз.

Вопросы и ответы