CN107498047A - 一种钨铜复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钨铜复合材料，包括钨骨架、钨多孔体和铜填充相，所述钨骨架具有多孔的三维点阵结构，所述钨骨架的孔隙中填充有钨多孔体，所述钨多孔体与钨骨架之间具有孔隙，所述铜填充相填充在钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中，所述钨多孔体和钨骨架形成的复合结构提高了钨铜复合材料的强度，所述铜填充相均匀分布在钨多孔体的孔隙以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中，增强了钨铜复合材料的抗烧蚀性能。本发明还提供了一种钨铜复合材料的制备方法，先采用高能束选区熔化成形的方法制备钨骨架，然后通过冷等静压法和高温烧结法使钨粉填充到钨骨架中形成钨多孔体，再与渗铜法相结合制备铜填充相，该方法精确度高，高效可靠。

Description

一种钨铜复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种钨铜复合材料及其制备方法。
背景技术
钨铜复合材料因同时具有铜的高导电性、导热性和钨的高温强度、强抗电弧烧蚀的优点，在电力、电子、机械和冶金等领域应用广泛，尤其是在各类高压电器开关的电触头方面有着重要的应用。高压电器工作的电压高，开关次数多，在高温下电磨损和机械磨损情况严重，而磨损又易导致电触头材料变形断裂和电弧燃烧位置错动。目前电触头用钨铜复合材料大多通过钨粉烧结制备钨骨架结构后再进行渗铜处理制备，该法得到的钨铜复合材料中钨-钨界面结合较差，钨铜界面结合较差，无法形成冶金结合，导致材料在受力过程中易产生裂纹，影响工作性能，因此实际使用中需要经常更换开关，造成了极大的不便和浪费。
为了改善钨铜复合材料的力学性能，研究人员开展了多方面的研究，通过添加合金元素细化钨晶粒、优化烧结条件和调节钨颗粒粒度和配比等来调控钨骨架连续程度，提高钨骨架的强度。申请公布号为CN106475563A的“一种梯度钨铜复合材料及其制备方法”的发明专利披露了一种由多层网状多孔结构的钨骨架和体积含量逐层梯度变化的铜填充相组成的钨铜复合材料，该钨铜复合材料通过高能电子束选区熔化法和渗铜法制备而得，结构和性能灵活可控，强度和导电性有所提高，但该钨铜复合材料中的钨骨架结构呈梯度变化，铜填充相容易大量富集在孔隙率较大的钨骨架中，导致材料结构不够连续均匀，作为电触头材料使用时抗烧蚀性能较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钨铜复合材料及其制备方法。本发明的钨铜复合材料先在多孔三维点阵结构的钨骨架中填充钨多孔体，形成钨多孔体和钨骨架之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构，该钨多孔体为具有相互连通但形状不规则微孔的均匀多孔结构，该钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙细小均匀，提高了钨铜复合材料的强度，然后使铜均匀填充在钨多孔体的孔隙以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相，增强了钨铜复合材料的抗烧蚀性能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钨铜复合材料，包括钨骨架、钨多孔体和铜填充相，所述钨骨架具有多孔的三维点阵结构，所述钨骨架的孔隙中填充有钨多孔体，所述钨多孔体与钨骨架之间具有孔隙，所述铜填充相填充在钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中。
另外，本发明还提供了一种制备上述钨铜复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用高能束选区熔化成形的方法制备钨骨架，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架的三维模型；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架的三维模型进行切片处理，得到切层数据，然后将切层数据导入高能束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据高能束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在高能束选区熔化成形设备的底板上，利用高能束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架高能束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架高能束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架进行高温烧结，钨骨架孔隙中的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体，得到钨多孔体和钨骨架之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相，最终得到钨铜复合材料。
上述的方法，其特征在于，步骤102中所述切片处理的每层切片的厚度为50μm～100μm。
上述的方法，其特征在于，步骤103中所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末。
上述的方法，其特征在于，步骤102和步骤103中所述高能束选区熔化成形设备的能量源为激光束或电子束。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述冷等静压处理的压强为150MPa～200MPa，保压时间为2min～5min。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述高温烧结在真空或氢气气氛中进行，所述高温烧结的过程为：先在1000℃～1100℃保温1h～2h，然后升温至1300℃～1400℃保温1h～2h，最后升温至1600℃～1800℃保温1h～2h；所述高温烧结过程中的升温速度均不大于15℃/min。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述渗铜处理的过程为：将铜块置于步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1300℃～1500℃的条件下保温2h～4h。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述钨铜复合材料中铜填充相的体积含量为20％～60％。
步骤103中所述规则形状的钨粉为表面平滑光洁的球状或多面体状粉末。
步骤二中所述不规则形状的钨粉为树枝状的易形成烧结颈的粉末。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明中钨铜复合材料包括钨骨架、钨多孔体和铜填充相，先在多孔三维点阵结构的钨骨架中填充钨多孔体，形成钨多孔体和钨骨架之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构，该钨多孔体为具有相互连通但形状不规则微孔的均匀多孔结构，该钨骨架-钨多孔体的复合结构孔隙细小均匀，提高了钨铜复合材料的强度，然后使铜均匀填充在钨多孔体的孔隙以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相，增强了钨铜复合材料的抗烧蚀性能。
2、本发明中采用冷等静压法和高温烧结法，使钨骨架内填充具有相互连通但形状不规则微孔的钨多孔体，该钨多孔体与钨骨架形成复合结构，大大增强了钨铜复合材料的强度；采用渗铜法制备铜填充相，铜液通过毛细作用渗入钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中，形成均匀的铜填充相，避免了铜相的大量富集，增强了钨-铜界面的结合，改善了材料的组织均匀性和致密度，增强了钨铜复合材料的抗烧蚀性能。
3、本发明中采用高能束选区熔化成形的方法制备多孔的三维点阵结构的钨骨架，使高熔点的钨粉熔化完全，促进钨-钨颗粒界面间的结合，有助于提高钨铜复合材料的强度。
4、本发明中在制备钨骨架时采用粒径小于100μm的规则形状钨粉，铺展性较好，避免钨粉聚集粘结，有利于单层体片层的形成；在制备钨多孔体时采用粒径2μm～5μm的不规则形状钨粉，小颗粒的钨粉容易粘结团聚在一起，高温烧结后的钨粉结合紧密，得到的钨多孔体强度较高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1～实施例6制备的钨铜复合材料横截面的结构示意图。
图2是本发明实施例1制备的钨铜复合材料的扫描电镜图。
图3是本发明实施例1制备的钨铜复合材料中钨多孔体的扫描电镜图。
附图标记说明：
1—钨骨架； 2—钨多孔体； 3—铜填充相。
具体实施方式
如图1所示的一种钨铜复合材料，包括钨骨架1、钨多孔体2和铜填充相3，所述钨骨架1具有多孔的三维点阵结构，所述钨骨架1的孔隙中填充有钨多孔体2，所述钨多孔体2与钨骨架1之间具有孔隙，所述铜填充相3填充在钨多孔体2的孔隙中以及钨多孔体2与钨骨架1之间的孔隙中。钨骨架1采用网格状的黑色实线表示，钨多孔体2采用黑色不规则体表示，铜填充相3采用灰色填充色表示。
本发明一种钨铜复合材料的制备方法通过实施例1～实施例6进行详细描述。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用电子束选区熔化成形的方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为40％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为50μm，得到切层数据，然后将切层数据导入电子束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据电子束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在电子束选区熔化成形设备的底板上，利用电子束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架电子束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架电子束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为150MPa，保压时间为5min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在氢气气氛中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1000℃保温2h，然后升温至1300℃保温2h，最后升温至1600℃保温2h；所述高温烧结过程中的升温速度为15℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为20％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为20％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将14.3g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1300℃保温2h。
从图2可以看出，本实施例制备的钨铜复合材料中钨骨架为具有孔隙的结构，钨多孔体与铜填充相填充在钨骨架的孔隙中，该钨骨架的单元尺寸约为800μm×800μm。
从图3可以看出，本实施例制备的钨铜复合材料中的钨多孔体为具有相互连通但形状不规则微孔的结构，该钨多孔体中微孔的平均孔径为1μm～10μm。
图2和图3对比可以看出，本实施例制备的钨铜复合材料中钨骨架的单元尺寸远远大于钨多孔体中的微孔孔径尺寸，说明钨骨架作为钨铜复合材料的框架结构保证了钨铜复合材料的强度，而钨多孔体可填充在钨骨架中形成钨骨架-钨多孔体复合结构，有助于提高钨铜复合材料的强度，另外由于钨多孔体中具有相互连通的微孔，渗铜处理时铜液可进入钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中，形成均匀的铜填充相，避免了铜相的大量富集，增强了钨-铜界面的结合，进而增强了钨铜复合材料的抗烧蚀性能。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为500.2MPa，比传统的钨铜复合材料提高了150.0％。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用电子束选区熔化成形方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为45％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为100μm，得到切层数据，然后将切层数据导入电子束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据电子束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在电子束选区熔化成形设备的底板上，利用电子束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架电子束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架电子束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为200MPa，保压时间为2min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在氢气气氛中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1100℃保温1h，然后升温至1400℃保温1h，最后升温至1800℃保温1h；所述高温烧结过程中的升温速度为10℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为30％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为30％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将21.4g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1500℃保温2h。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为434.1MPa，比传统的钨铜复合材料提高了117.1％。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用电子束选区熔化成形方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为50％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为70μm，得到切层数据，然后将切层数据导入电子束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据电子束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在电子束选区熔化成形设备的底板上，利用电子束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架电子束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架电子束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为180MPa，保压时间为3min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在氢气气氛中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1050℃保温1.5h，然后升温至1350℃保温1.5h，最后升温至1700℃保温1.5h；所述高温烧结过程中的升温速度为10℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为40％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为40％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将28.5g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1300℃保温2h。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为378.8MPa，比传统的钨铜复合材料提高了89.4％。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用激光束选区熔化成形方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为60％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为50μm，得到切层数据，然后将切层数据导入激光束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据激光束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在激光束选区熔化成形设备的底板上，利用激光束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架激光束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架激光束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为150MPa，保压时间为5min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在真空中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1000℃保温2h，然后升温至1300℃保温2h，最后升温至1600℃保温2h；所述高温烧结过程中的升温速度为15℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为50％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为50％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将35.7g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1300℃保温4h。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为300.5MPa，比传统的钨铜复合材料提高了50.3％。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用激光束选区熔化成形方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为65％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为50μm，得到切层数据，然后将切层数据导入激光束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据激光束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在激光束选区熔化成形设备的底板上，利用激光束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架激光束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架激光束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为200MPa，保压时间为2min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在真空中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1100℃保温1h，然后升温至1400℃保温1h，最后升温至1800℃保温1h；所述高温烧结过程中的升温速度为10℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为55％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为55％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将39.2g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1500℃保温2h。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为270.6MPa，比传统的钨铜复合材料提高了35.3％。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、采用激光束选区熔化成形方法制备钨骨架1，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架1的三维模型，所述钨骨架1的尺寸为20mm×20mm×20mm，孔隙率为75％；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架1的三维模型进行切片处理，每层切片的厚度为50μm，得到切层数据，然后将切层数据导入激光束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据激光束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在激光束选区熔化成形设备的底板上，利用激光束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架激光束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架激光束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架1；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架1全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架1的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末；所述冷等静压处理的压强为180MPa，保压时间为3min；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架1在真空中进行高温烧结，钨骨架1孔隙的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体2，得到钨骨架1和钨多孔体2之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；所述高温烧结的过程为：先在1050℃保温1.5h，然后升温至1350℃保温1.5h，最后升温至1700℃保温1.5h；所述高温烧结过程中的升温速度为10℃/min；所述钨骨架-钨多孔体复合结构的孔隙率为60％；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体的孔隙中以及钨多孔体与钨骨架之间的孔隙中形成铜填充相3，最终得到铜填充相3体积含量为60％的钨铜复合材料；所述渗铜处理的过程为：将42.8g铜块置于钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1400℃保温3h。
经检测，本实施例制备的钨铜复合材料的压缩强度为240.7MPa，比传统的钨铜复合材料提高了20.4％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钨铜复合材料，其特征在于，包括钨骨架(1)、钨多孔体(2)和铜填充相(3)，所述钨骨架(1)具有多孔的三维点阵结构，所述钨骨架(1)的孔隙中填充有钨多孔体(2)，所述钨多孔体(2)与钨骨架(1)之间具有孔隙，所述铜填充相(3)填充在钨多孔体(2)的孔隙中以及钨多孔体(2)与钨骨架(1)之间的孔隙中。
2.一种制备如权利要求1所述钨铜复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用高能束选区熔化成形的方法制备钨骨架(1)，具体过程为：
步骤101、利用三维建模软件建立钨骨架(1)的三维模型；
步骤102、利用切层软件将步骤101中建立的钨骨架(1)的三维模型进行切片处理，得到切层数据，然后将切层数据导入高能束选区熔化成形设备中；
步骤103、根据高能束选区熔化成形设备中的切层数据，将钨粉平铺在高能束选区熔化成形设备的底板上，利用高能束对钨粉进行选区熔化，形成单层实体片层；
步骤104、重复步骤103，直至各单层实体片层逐层堆积，形成钨骨架高能束选区熔化成形件；
步骤105、利用高压气体去除步骤104中所述钨骨架高能束选区熔化成形件表面残留的粉末，得到钨骨架(1)；
步骤二、向胶套中装入钨粉，将步骤105中得到的钨骨架(1)全部埋入钨粉中，并使钨粉填满钨骨架(1)的孔隙，再用胶塞将胶套密封，然后进行冷等静压处理；
步骤三、将步骤二中经冷静压处理后的钨骨架(1)进行高温烧结，钨骨架(1)孔隙中的钨粉经高温烧结后形成钨多孔体(2)，得到钨多孔体(2)和钨骨架(1)之间具有孔隙的钨骨架-钨多孔体复合结构；
步骤四、将步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构进行渗铜处理，使铜填充于钨多孔体(2)的孔隙中以及钨多孔体(2)与钨骨架(1)之间的孔隙中形成铜填充相(3)，最终得到钨铜复合材料。
3.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤102中所述切片处理的每层切片的厚度为50μm～100μm。
4.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤103中所述钨粉为粒径小于100μm、质量纯度大于99.9％的规则形状粉末。
5.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤102和步骤103中所述高能束选区熔化成形设备的能量源为激光束或电子束。
6.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤二中所述钨粉为粒径2μm～5μm、质量纯度大于99.9％的不规则形状粉末。
7.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤二中所述冷等静压处理的压强为150MPa～200MPa，保压时间为2min～5min。
8.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤三中所述高温烧结在真空或氢气气氛中进行，所述高温烧结的过程为：先在1000℃～1100℃保温1h～2h，然后升温至1300℃～1400℃保温1h～2h，最后升温至1600℃～1800℃保温1h～2h；所述高温烧结过程中的升温速度均不大于15℃/min。
9.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤四中所述渗铜处理的过程为：将铜块置于步骤三中得到的钨骨架-钨多孔体复合结构的上方，然后在1300℃～1500℃的条件下保温2h～4h。
10.根据权利要求2所述一种制备钨铜复合材料的方法，其特征在于，步骤四中所述钨铜复合材料中铜填充相的体积含量为20％～60％。
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