[发明专利]一种制备钨铜梯度复合材料的方法

权利要求书

1.一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，设计孔隙率呈梯度分布的多孔钨骨架模型；

步骤2，3D打印多孔梯度钨骨架；

步骤3，在H₂保护下加压熔渗铜；

步骤3.1，称取适量纯铜块；

步骤3.2，将所述多孔梯度钨骨架的四周和底面均用石墨纸包裹，然后装入石墨坩埚中，在其周围填充高纯氧化铝刚玉砂，并轻轻捣实，略高于钨骨架顶面，再将所述纯铜块放置在裸露的钨骨架上端面，加盖石墨盖，置于高温气氛保护炉中加压熔渗铜，得到样品；

步骤3.3，通过机械加工除去所述样品表面的浮铜，得到沿梯度变化的钨铜复合材料；

步骤4，将所述沿梯度变化的钨铜复合材料置于热轧机上进行轧制处理；每轧制一次就进行一次退火后，得到所述钨铜梯度复合材料；

所述多孔钨骨架模型包括三个梯度层，所述三个梯度层的孔隙率从与电枢接触一侧到远离电枢一侧依次增加，且分别为k₁、k₂和k₃，所述三个梯度层的体积分别为V₁、V₂和V₃；

所述k₁＝65％，k₂＝80％，k₃＝95％；

步骤4中，所述轧制处理包括两道轧制和两次退火；

第一道轧制的温度为800℃～830℃，压下率为20％～30％，保温时间为15～30min，单位轧制压力为500MPa；第二道轧制的温度为450～500℃，压下率为10％～15％，保温时间为15～30min，单位轧制压力为350MPa；

第一道轧制后的退火温度为300℃，保温2h；第二道轧制后的退火温度为200℃，保温2h。

2.根据权利要求1所述的一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，所述多孔钨骨架模型中孔形状为正方体、正八面体或六棱柱。

3.根据权利要求1所述的一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，步骤2具体为：

步骤2.1，在激光选区熔化设备的装粉仓中放置钨粉，输入多孔钨骨架模型，开启打印设备，选择棋盘式扫描，逐层成形，打印过程中持续通入惰性气体，制得多孔梯度钨骨架；

步骤2.2，将所述多孔梯度钨骨架酸洗1～3min，除去其表面的油污和氧化物杂质，随后在酒精中超声清洗3～5min，得到酸洗后的多孔梯度钨骨架。

4.根据权利要求3所述的一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，所述激光选区熔化设备的打印参数为：光斑直径45～100μm，扫描间距60μm，扫描速度550～650mm/s，铺粉层厚25μm，激光功率为70W～100W，激光能量80～130J/mm³。

5.根据权利要求3所述的一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，所述惰性气体的气体流量为1～3m³/h；酸洗溶液为：HF、HNO₃与H₂O以体积比为8:1:21的混合液；所述超声频率不小于1MHz，超声温度为室温。

6.根据权利要求1所述的一种制备钨铜梯度复合材料的方法，其特征在于，所述高温气氛保护炉加压熔渗铜的过程为：升温至1300℃，随后保温90min；在升温过程中通H₂作保护气氛，通量为1～3L/h。