新材料及其应用

本发明涉及一种双晶碳化钨协同增强铜基复合材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：制备具有核-壳结构的双晶碳化钨-铜增强颗粒，该双晶碳化钨包括具有较大晶粒度的第一碳化钨和具有较小晶粒度的第二碳化钨；将双晶碳化钨-铜增强颗粒与纯铜粉混合，再经放电等离子烧结，得到双晶碳化钨协同增强的铜基复合材料；其中，双晶碳化钨占铜基复合材料总质量的***～10％。本发明利用不同晶粒度碳化钨粉末的粒度协同作用，得到力学性能显著提高的铜基复合材料；采用具有核壳结构的双晶碳化钨-铜增强颗粒，避免了碳化钨的偏聚；采用放电等离子烧结，使得铜晶粒生长被有效抑制。

纯铜材料兼具高导电率、高导热率和良好的延展性等综合性能，广泛应用于电子信息、电力电气、交通运输等领域。然而铜也存在强度低、硬度小、耐磨性差等缺点，限制了其在工业中的扩展应用。随着电子信息等技术的快速发展，对铜材的综合性能也提出了越来越高的要求，为了解决这一问题，通常是采用第二相强化的方法，以期在增强铜基复合材料力学性能的同时尽可能地使其导电性能保持不变或者降低幅度减小。近年来，由于原位复合技术在复合过程中形成的反应界面加强了基体与增强体之间的结合能力，同样在铜基增强复合材料领域得到应用。

本发明的铜基复合材料包括铜基体和均匀地分散在铜基体中的双晶碳化钨颗粒，铜基复合材料在外力作用下形变和蠕变所产生的位错迁移都需要绕过碳化钨，因此需要额外的能量，从而提高复合材料的强度。采用两种具有不同晶粒度的碳化钨作为增强相，其中晶粒度较大的第一碳化钨具有较高的强韧性，为铜基复合材料提供高强韧性和塑性性能；晶粒度较小的第二碳化钨则为铜材提供高硬度和高耐磨性能。通过控制两种碳化钨粉末的比例而使其产生很好的协同增强效应，可对铜基复合材料综合性能起到协同增强的作用。