
2026-07-09
Сплавы вольфрама и меди (W-Cu) сочетают в себе высокую прочность, огнестойкость и устойчивость к дуговому эрозионному износу вольфрама с превосходной тепло- и электропроводностью меди. Эти превосходные комплексные характеристики делают сплавы вольфрама и меди незаменимыми в различных ключевых областях техники. Стоит отметить, что все более суровые условия эксплуатации предъявляют более высокие требования к общим характеристикам вольфрамово-медных сплавов. В частности, для корпусов высокомощной электроники требуются сплавы, обладающие высокой прочностью и хорошей теплопроводностью, а для сверхвысоковольтных электрических выключателей — сплавы с высокой прочностью и превосходной электропроводностью. Таким образом, разработка вольфрамово-медных сплавов, обладающих одновременно высокими механическими, тепловыми и электрическими характеристиками, имеет важное значение для удовлетворения растущих потребностей и расширения сферы их потенциального применения.
Тем не менее, одновременное повышение механических, тепловых и электрических характеристик по-прежнему остается серьезной проблемой для сплавов с высоким содержанием вольфрама. Эта проблема тесно связана с высокой плотностью, однородной микроструктурой и непрерывной сетью медных проводников, чего пока не удалось достичь в вольфрамово-медных сплавах с высоким содержанием вольфрама. Для достижения этой цели Чжан Цзянган (ZHANG Jiangang) и его коллеги из Сианьского университета транспорта использовали нанопорошок вольфрама (W) с превосходными спекаемыми свойствами для содействия полной уплотненности и синтезировали высокоплотный сплав W-10Cu с мелкозернистой (FG) структурой методом бескамерного жидкофазного спекания. Полученный сплав демонстрирует практически полную уплотненность и однородную микроструктуру, характеризующуюся непрерывной сетью медных проводников. Таким образом, разработанный сплав W-10Cu демонстрирует одновременное улучшение механических, тепловых и электрических характеристик, обладая высоким пределом текучести (около 1,4 ГПа), хорошей пластичностью (деформация при разрушении 37,8 %), а также превосходной теплопроводностью и электропроводностью (200,7 Вт·м^(−1)·К^(−1), 36,5 % по шкале IACS). Эти значительные комплексные характеристики в основном обусловлены высокой уплотнённостью, однородной микроструктурой, упрочнением за счёт утончения зерен, упрочнением, вызванным гетерогенной деформацией, и непрерывной сетью медных проводников. Разработанный сплав W-10Cu демонстрирует огромный потенциал применения в системах теплового управления для высокомощных электронных устройств и высокопроизводительных электрических коммутационных элементов сверхвысокого напряжения.