鉬銅合金是一種兼具高導(dǎo)熱性和低熱膨脹係數(shù)的金屬複合材料，廣泛應(yīng)用于電子封裝、熱沉材料以及高溫結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域。然而，由於鉬和銅之間存在較大的物理和化學(xué)差異，使得該類合金在力學(xué)性能方面存在一定局限，如抗彎強(qiáng)度低、斷裂韌性不足等問題。因此，如何優(yōu)化鉬銅的機(jī)械性能，已成為材料工程技術(shù)中的重要課題。
首先，優(yōu)化合金成分設(shè)計(jì)是提高機(jī)械性能的基本策略之一。鉬作為高熔點(diǎn)金屬，其強(qiáng)化機(jī)制主要依賴於晶粒細(xì)化和彌散強(qiáng)化；而銅主要賦予材料良好的導(dǎo)熱性和一定的塑性。適當(dāng)調(diào)整鉬與銅的比例，例如將鉬含量控制在65%~75%之間，有助於兼顧強(qiáng)度和加工性能。除此之外，在保證導(dǎo)熱性能的前提下，適量引入微量元素如Ni、Fe、Ti等，可以通過形成固溶體或細(xì)小第二相粒子來增強(qiáng)基體結(jié)構(gòu)，提高抗拉強(qiáng)度和韌性。
其次，改善合金的製備工藝也是提升機(jī)械性能的關(guān)鍵因素。目前鉬銅多採(cǎi)用粉末冶金方法製備，包括混粉、壓制、燒結(jié)和液相滲銅等工藝步驟。在粉末選擇方面，採(cǎi)用高純、球形、粒徑分佈合理的鉬粉和銅粉，有利於提高坯體緻密度與結(jié)構(gòu)均勻性。在燒結(jié)過程中，優(yōu)化升溫速率和保溫時(shí)間，確保鉬骨架結(jié)構(gòu)完整，避免孔隙和晶界缺陷的產(chǎn)生，是提高材料強(qiáng)度和延展性的有效手段。
液相滲銅是實(shí)現(xiàn)鉬銅複合的關(guān)鍵步驟，控制滲銅溫度（一般在1150°C~1300°C之間）與時(shí)間，有助於銅在鉬骨架中的均勻分佈，進(jìn)而增強(qiáng)介面結(jié)合力，防止介面脆性斷裂。此外，為避免由於快速冷卻而導(dǎo)致的熱應(yīng)力和裂紋，建議採(cǎi)用緩冷或等溫冷卻等方式。
第三，後續(xù)處理技術(shù)同樣不可忽視。對(duì)燒結(jié)後的鉬銅進(jìn)行熱等靜壓（HIP）處理可以顯著提升材料的緻密性和組織均勻性，從而改善抗彎強(qiáng)度和疲勞壽命。此外，採(cǎi)用機(jī)械加工或表面研磨、噴丸等方式對(duì)合金表面進(jìn)行強(qiáng)化，也可提高其表面抗裂性與耐磨性。
最後，微觀結(jié)構(gòu)控制與介面工程是未來優(yōu)化鉬銅合金機(jī)械性能的先進(jìn)方向。通過調(diào)控鉬骨架的晶粒尺寸與取向、設(shè)計(jì)銅在鉬骨架中的滲透路徑和分佈方式，能有效減緩在應(yīng)力集中處的裂紋萌生與擴(kuò)展。同時(shí)，採(cǎi)用納米複合技術(shù)或梯度功能結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提升合金的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與力學(xué)性能。
