حول البحث في المواد المركبة من النحاس التنغستن
تتميز المواد المركبة من التنغستن والنحاس بموصلية كهربائية وحرارية عالية، ومعامل تمدد منخفض، وقوة جيدة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة الاجتثاث القوسي، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية والمعالجة الميكانيكية والمعلومات الإلكترونية وغيرها من المجالات. تقدم هذه الورقة العملية التقليدية وتكنولوجيا التحضير الجديدة للمواد المركبة من التنغستن والنحاس، وتستعرض تطبيقاتها في مجالات المفاتيح الكهربائية والأقطاب الكهربائية والالكترونيات الدقيقة والصناعة العسكرية، وتتوقع تكنولوجيا تحضيرها وتطوير التطبيقات.
مقدمة
يمكن إرجاع البحث والتطوير للمواد المركبة من التنغستن والنحاس إلى ثلاثينيات القرن العشرين. نظرًا لمقاومته الجيدة للجهد ومقاومته للاجتثاث الكهربائي، فقد تم استخدامه على نطاق واسع في القطاعات الصناعية مثل المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي. في ستينيات القرن العشرين، وجدت المواد المركبة من التنغستن والنحاس تطبيقات تدريجية في مجالات مثل أقطاب اللحام المقاومة والمكونات المقاومة لدرجات الحرارة العالية في الفضاء الجوي. منذ ذلك الحين، مع التحسين التدريجي لتكنولوجيا التحضير والتوسع المستمر في مجالات التطبيق، نضج تطوير وتطبيق المواد المركبة من النحاس والتنغستن تدريجيًا. وفي التسعينيات، بدأ استخدامها كمواد للتغليف الإلكتروني والمشتت الحراري في الدوائر المتكاملة واسعة النطاق والتطبيقات عالية الطاقة. حظيت الأجهزة الإلكترونية والمجالات الأخرى باهتمام واسع النطاق. مع دخول القرن الحادي والعشرين، تم استخدام المواد المركبة من التنغستن والنحاس في المجالات العسكرية ومجالات التكنولوجيا الفائقة كمواد لتغطية الذخيرة الخارقة للدروع، ومواد لفوهات الصواريخ، والمواد المستهدفة [1].
تتكون المواد المركبة من التنغستن والنحاس من التنغستن ذو نقطة انصهار عالية وكثافة عالية ومعامل تمدد منخفض والنحاس ذو الموصلية الكهربائية والحرارية العالية. إنه يتمتع بخصائص متفوقة لكليهما ويستخدم على نطاق واسع في القطاعات الصناعية مثل الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية والآلات والفضاء [2 ~ 4]، وله آفاق تطبيق واسعة في العديد من مجالات التقنية العالية. ومع ذلك، هناك فجوة كبيرة بين نقاط انصهار التنغستن والنحاس وهما غير متوافقين مع بعضهما البعض. كثافة المواد المركبة من التنغستن والنحاس المحضرة بواسطة تعدين المساحيق ليست عالية، مما يؤدي عادة إلى عدم كفاية التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري والخواص الميكانيكية للمادة. من أجل تلبية المتطلبات الجديدة التي طرحتها التنمية الصناعية بشكل مستمر، شهدت تكنولوجيا التحضير وتطوير التطبيقات للمواد المركبة من التنغستن والنحاس سلسلة من عمليات التطوير المعقدة.
1. تكنولوجيا تحضير المواد المركبة من النحاس والتنغستن
1.1 طريقة التسلل
تتمثل طريقة التسلل في ضغط مسحوق التنغستن أو خليط من مسحوق التنغستن وكمية صغيرة من مسحوق النحاس في قطعة معدنية، وإعداد هيكل تنغستن مسامي من خلال التلبيد المسبق عند درجة حرارة معينة، ثم صهر النحاس المعدني واستخدام القوة الشعرية لجعله يتدفق على طول الفجوات بين جزيئات التنغستن. يتم ملء الهيكل العظمي تدريجياً للحصول على مادة مركبة من النحاس والتنغستن [5]. نظرًا لصعوبة التحكم في اتصال المسام واتساق حجم الهيكل العظمي التنغستن، فمن الصعب ضمان التوزيع الموحد لمرحلة النحاس بعد التسلل، ويجب معالجة الجلد الغني بالنحاس بعد التسلل لاحقًا، وهو ما لا يفضي إلى صناعة الأجزاء ذات الأشكال المعقدة [ 6-8]. ومع ذلك، باعتبارها إحدى الطرق التقليدية المستخدمة على نطاق واسع لإعداد المواد المركبة من التنغستن والنحاس، فإن المواد التي تم إعدادها بواسطة طريقة تسلل المحلول تتمتع بمزايا الكثافة العالية وأداء التلبيد الجيد والتوصيل الكهربائي والحراري المثالي.
1. 2 طريقة تلبيد الطور السائل بدرجة حرارة عالية
تقوم طريقة تلبيد الطور السائل ذو درجة الحرارة العالية بخلط وتشكيل نسبة معينة من مسحوق التنغستن ومسحوق النحاس، وتلبيدهما عند درجة حرارة أعلى من نقطة انصهار النحاس للحصول على مادة مركبة من النحاس والتنغستن. نظرًا لضعف قابلية بلل سطح النحاس السائل والتنغستن، فإن عملية تكثيف التلبيد للمواد المركبة من النحاس والتنغستن المحضرة باستخدام هذه العملية هي بشكل أساسي إعادة ترتيب الجسيمات، مما يؤثر على كثافة تلبيد المادة النهائية. ومع ذلك، باعتبارها إحدى طرق التحضير التقليدية للمواد المركبة من التنغستن والنحاس، فإن طريقة تلبيد الطور السائل ذو درجة الحرارة العالية لها مزايا عملية الإنتاج البسيطة، وسهولة التشغيل والتحكم [9، 10].
1.3 طريقة تلبيد الطور السائل المنشط
تشير طريقة تلبيد الطور السائل المنشَّط إلى إضافة كميات ضئيلة من Pd وNi وCo وFe وعناصر التنشيط الأخرى أثناء عملية تلبيد الطور السائل ذي درجة الحرارة العالية لتحضير مواد مركبة من التنغستن والنحاس لتحسين تأثير التلبيد والحصول على مركب من التنغستن والنحاس مواد. وبما أن إضافة عناصر التنشيط سوف تؤثر على التوصيل الكهربائي والحراري للمادة بدرجات متفاوتة، فإنها لا تساعد على تطبيقها في التحكم الحراري والكهربائي وغيرها من المواد.
