在材料科學的探索征途中，北京工業(yè)大學研究團隊再次傳來振奮人心的消息。他們成功運用電場輔助快速熱壓技術(shù)，製備出了不同銅含量的多層鎢銅（W-Cu）複合材料，並深入剖析了銅含量對材料力學、電學及耐磨損性能的影響及其內(nèi)在機理。這一成果以“Multilayered W–Cu composites with enhanced strength, electrical conductivity and wear resistance”為題發(fā)表在複合材料頂刊Composites Part B: Engineering上。
中鎢線上鎢銅複合材料圖片
鎢銅複合材料，作為材料界的“多面手”，憑藉其卓越的導電性、導熱性、耐高溫性能、耐磨性、耐腐蝕性和抗氧化性等特點，在高壓斷路器、電阻焊接電極及電磁發(fā)射系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域大放異彩。然而，長期以來，如何同時提升W-Cu複合材料的機械強度與物理性能，一直是科研工作者亟待解決的難題。
針對上述的問題，北京工業(yè)大學研究者採用快速熱壓燒結(jié)技術(shù)製備了不同銅含量的層狀鎢銅複合材料。實驗使用高純度的鎢箔和銅箔作為原材料，製備了高純度的鎢和銅薄板。為了去除表面的氧化物和油污，對鎢和銅板進行了一系列的清潔處理，包括使用氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、去離子水清洗和乾燥。清潔後的鎢和銅箔交替放置在石墨模具中，利用快速熱壓燒結(jié)爐進行快速熱壓燒結(jié)即可。
中鎢線上鎢箔圖片
實驗結(jié)果顯示，鎢箔顯示出強烈的紋理，具有高密度的位元錯，硬度高。多層層狀鎢銅複合材料顯示出良好的層狀結(jié)構(gòu)和介面結(jié)合。鎢相保持了細小的晶粒和高密度位元錯，而銅相晶粒長大，沒有明顯的晶粒長大或位元錯密度變化。
與商業(yè)同類材料相比，層狀鎢銅複合材料在抗壓屈服強度、導電性及耐磨性方面均實現(xiàn)了顯著提升。強度的增強得益於鎢層與銅層之間更為合理的應(yīng)力分配，以及鎢層本身出色的強度特性；壓縮屈服強度隨著銅含量的減少而線性增加；導電性的提升，則直接歸功於銅含量的增加；至於耐磨性的改善，則主要歸功於鎢相的高硬度與高強韌性。
北京工業(yè)大學的這一創(chuàng)新成果，不僅為鎢銅複合材料的性能優(yōu)化開闢了新的思路，更為材料科學領(lǐng)域的研究者提供了寶貴的經(jīng)驗與啟示。
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