鎢銀複合材料因鎢與銀熔點(diǎn)差異大、互溶性極低，無法採用傳統(tǒng)熔鑄法，主要依靠粉末冶金技術(shù)製備，傳統(tǒng)粉末冶金法與熔滲法是主流的鎢銀複合材料製備工藝。此外，機(jī)械合金化和增材製造等先進(jìn)工藝也在發(fā)展中，旨在實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的微觀結(jié)構(gòu)或複雜形狀成形。
1.鎢銀複合材料的傳統(tǒng)粉末冶金製備工藝
鎢銀複合材料的傳統(tǒng)粉末冶金製備工藝成熟度高，適合銀含量處於中等水準(zhǔn)的複合材料生產(chǎn)，該工藝主要包含以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟。
首先是要選擇與準(zhǔn)備原料粉末。需要選用高純度的鎢粉和銀粉，並對它們的細(xì)微性及顆粒形狀進(jìn)行嚴(yán)格控制，這些粉末的基本特性會直接影響燒結(jié)後材料的組織均勻性和最終性能。
接下來進(jìn)行均勻混料。按設(shè)計(jì)比例將鎢粉與銀粉進(jìn)行充分機(jī)械混合，確保兩種粉末在混合料中實(shí)現(xiàn)空間上的均勻分佈，避免出現(xiàn)明顯的局部成分偏析。
下一步是壓制成型。將混合均勻的粉末裝入模具，通過冷壓施加數(shù)百兆帕的壓力，壓制成具有一定強(qiáng)度的多孔坯體。
隨後進(jìn)行液相燒結(jié)。將坯體置於氫氣保護(hù)或真空環(huán)境中燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般控制在1000~1300℃之間，即高於銀的熔點(diǎn)但低於鎢的熔點(diǎn)的溫度，在此溫度下，銀熔化形成液相，依靠毛細(xì)作用填充到鎢顆粒之間的空隙中，同時(shí)，鎢顆粒之間發(fā)生固相燒結(jié)，骨架得到強(qiáng)化，最終使材料達(dá)到較高的緻密度。
燒結(jié)完成後，根據(jù)具體使用要求，通常還需要進(jìn)行後續(xù)精整加工，包括機(jī)加工、軋製、磨削、線切割或電火花加工等工序，以滿足尺寸精度和表面品質(zhì)的需求。
鎢銀複合材料的傳統(tǒng)粉末冶金製備工藝
2.鎢銀複合材料的熔滲製備工藝
鎢銀複合材料的熔滲製備工藝適合用於高鎢含量、高緻密度構(gòu)件的生產(chǎn)，是目前高性能電觸頭的主要製備方法。它的工藝流程大致可以分為以下幾步。
第一步是預(yù)製鎢骨架。將高純鎢粉按設(shè)計(jì)比例裝入模具進(jìn)行壓制成型，然後在低於銀熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，使鎢顆粒之間形成一定的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)保留連通的孔隙結(jié)構(gòu)，得到孔隙連通且具有剛性的多孔鎢骨架。
第二步是熔滲緻密化。將預(yù)製好的鎢骨架與按計(jì)量準(zhǔn)備的銀坯疊放在一起，置於氫氣保護(hù)或真空環(huán)境中加熱至銀熔點(diǎn)以上。液態(tài)銀在毛細(xì)管力的作用下自發(fā)滲入鎢骨架的孔隙中，最終使材料實(shí)現(xiàn)近全緻密，緻密度通?？梢赃_(dá)到98%以上。
最後一步是冷卻與精加工。熔滲完成後，需要控制冷卻速度以減小材料內(nèi)部應(yīng)力。隨後根據(jù)使用要求進(jìn)行必要的機(jī)械加工，如車削、銑削、磨削或電火花加工等，將材料加工至最終所需的形狀和尺寸精度。
鎢銀複合材料的熔滲製備工藝
3.鎢銀複合材料的其他先進(jìn)製備工藝
除了傳統(tǒng)粉末冶金和熔滲方法外，目前還有一些新型鎢銀複合材料的製備工藝正在發(fā)展，主要目的是優(yōu)化鎢銀複合材料的微觀結(jié)構(gòu)，或者實(shí)現(xiàn)複雜形狀零件的成形。其中比較有代表性的方法有兩種。
一種是機(jī)械合金化。這種方法是將鎢粉和銀粉一同放入高能球磨機(jī)中進(jìn)行長時(shí)間研磨，在強(qiáng)烈的機(jī)械撞擊和擠壓下，粉末顆粒不斷被壓扁、焊合、再破碎，最終使鎢和銀在固態(tài)下就實(shí)現(xiàn)原子級別的密切混合，形成一種顆粒極細(xì)、分佈極其均勻的複合粉末。這種粉末的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)方法得到的有所不同，為後續(xù)的燒結(jié)處理奠定了基礎(chǔ)。
另一種方法是增材製造技術(shù)，也稱為3D列印在鎢銀複合材料中的應(yīng)用。這種方法通常先採用粘結(jié)劑噴射等工藝，直接用鎢粉列印出具有複雜三維形狀的多孔骨架，然後再通過熔滲工藝，將銀熔體導(dǎo)入到這個(gè)骨架的孔隙中。這種結(jié)合方式為一次性整體製造形狀複雜的鎢銀複合零部件開闢了一條新的技術(shù)路徑。
