鎢銅是指鎢和銅組成的合金,常用合金的含銅量為10%~50%。合金用粉末冶金方法制取,具有很好的導電導熱性,較好的高溫強度和一定的塑性。在很高的溫度下,如3000℃以上,合金中的銅被液化蒸發(fā),大量吸收熱量,降低材料表面溫度。所以這類材料也稱為金屬發(fā)汗材料。
瞬時高溫材料是一種既重要又特殊的鎢銅材料,可在接近鎢熔點和稍超過鎢熔點的溫度下使用,工作時間很短,幾秒至200秒便完成使命,所以叫瞬時高溫材料。這類材料主要用來制造航天器的高溫部件,如火箭噴管、制導導彈飛行方向的燃氣舵、導彈端頭(頭錐、鼻錐)和其他構(gòu)件??篃g性和抗熱震性是瞬時高溫材料的主要使用性能,因為固體燃料的燃氣溫度一般高達2700~3300℃,燃氣流中含有大量的固體粒子,對噴管、燃氣舵等部件有嚴重的沖刷和燒蝕作用;而且這些部件是在急劇溫升的條件下(幾秒鐘升至工作溫度)工作的,因此對部件產(chǎn)生激烈的熱震破壞作用。對端頭而言,當飛行器飛入太空再進入大氣層時,由于速度快而受到粒子云的激烈摩擦產(chǎn)生高溫和侵蝕。鎢銅材料是能夠滿足上述要求的較好材料。
鎢鋼燒結(jié)過程的四個基本階段:
脫除成形劑及預燒階段,在這個階段燒結(jié)體發(fā)生如下變化:
成型劑的脫除,燒結(jié)初期隨著溫度的升高,成型劑逐漸分解或汽化,排除出燒結(jié)體,與此同時,成型劑或多或少給燒結(jié)體增碳,增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結(jié)工藝的不同而改變。
粉末表面氧化物被還原,在燒結(jié)溫度下,氫可以還原鈷和鎢的氧化物,若在真空脫除成型劑和燒結(jié)時,碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除,粘結(jié)金屬粉末開始產(chǎn)生回復和再結(jié)晶,表面擴散開始發(fā)生,壓塊強度有所提高。
固相燒結(jié)階段(800℃——共晶溫度)
在出現(xiàn)液相以前的溫度下,除了繼續(xù)進行上一階段所發(fā)生的過程外,固相反應和擴散加劇,塑性流動增強,燒結(jié)體出現(xiàn)明顯的收縮。
液相燒結(jié)階段(共晶溫度——燒結(jié)溫度)
當燒結(jié)體出現(xiàn)液相以后,收縮很快完成,接著產(chǎn)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變,形成合金的基本組織和結(jié)構(gòu)。
冷卻階段(燒結(jié)溫度——室溫)
在這一階段,鎢鋼的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產(chǎn)生某些變化,可以利用這一特點,對鎢鋼進行熱處理以提高其物理機械性能。