钨铜合金-文献综述

目录

引言 (1)

一. 钨铜合金概况 (2)

1.1钨铜合金的性能及应用 (2)

1.2 钨铜合金的制备 (3)

1.2.1 熔渗法 (3)

1.2.2 活化液相烧结法 (5)

1.2.3金属注射成型（MIM） (7)

1.2.4 热压烧结法 (7)

1.2.5 超细混合粉末的直接烧结 (8)

二. 包覆粉及研究进展 (9)

2.1包覆粉的制备方法 (10)

2.1.1机械化学改性法 (10)

2.1.2溶胶-凝胶法 (11)

2.1.3 均相沉淀法 (11)

2. 1.4物理气相沉积法 (12)

2. 1.5化学镀法 (13)

三.钨铜板材的研究进展 (14)

3.1普通轧制 (14)

3.2金属粉末轧制 (14)

3.3其他制板技术 (15)

四.流延技术及应用 (16)

4.1.流延法 (16)

4.2.溶液流延法 (17)

参考文献 (19)

引言

钨铜合金由于自身的诸多优良特性，目前己广泛应用于大容量真空断路器和微电子领域。上世纪30年代中期，伦敦镭协会的Melennan和Smithells 最早进行了钨铜合金的研制。这类合金在国防、航空航天、电子信息和机械加工等领域中具有十分广泛的用途，在国民经济中占有重要的地位。钨基合金受到了世界各国的高度重视，已成为材料科学界较为活跃的研究领域之一。

钨具有高的熔点、高的密度、低的热膨胀系数和高的强度，铜具有很好的导热、导电性。由W和Cu组成的W-Cu合金兼具W和Cu的优点，即具有高的密度、良好的导热性和导电性、低的热膨胀系数。随着微电子信息技术的发展，电子器件的小型化和高功率化，器件的发热和散热是其必须面对的一个重要问题。W-Cu合金的高导热性可以满足大功率器件散热需要，尤为重要的是，其热膨胀系数(CTE)和导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计，可以与微电子器件中不同半导体材料进行很好匹配连接，从而避免热应力所引起的热疲劳破坏。因此在大规模集成电路和大功率微波器件中，钨铜合金薄板作为电子封装基板、连接件、散热片和微电子壳体用材可以有效减少因散热不足和热膨胀系数差异导致的应力问题，延长电子元件的使用寿命，具有广阔的应用前景。

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一. 钨铜合金概况

1.1钨铜合金的性能及应用

W-Cu合金由导电性高的铜和难熔金属钨组成。金属钨和铜之间既不相互溶解也不形成金属间化合物，钨和铜只能形成假合金(pseudo-alloy)。钨铜两相单体均匀混合存在，因此W-Cu合金呈现出钨的耐高温、高硬度、低膨胀系数等优点，和铜的高导热导电性、好的塑性等综合优异性能.钨一铜材料具有出色的抗电弧烧蚀、抗熔焊性和良好的导电、导热性，均已广泛应用于中、高压电器、通讯、航空、航天和军工等领域。

通常，制备钨铜合金采用钨粉和铜粉机械混合、成形和烧结的方法，或者采用熔渗工艺。但由于钨和铜的性质差异很大，因此难以达到钨和铜的均匀分布，导致性能降低或不稳定。利用钨铜复合粉末可以解决上述问题。目前，国内外制备钨铜复合粉末的方法主要有机械合金化、溶胶一凝胶法和机械一热化学工艺合成法，但是机械合金化法和溶胶一凝胶法很难制得钨相和铜相均匀分布的W-Cu复合粉;机械一热化学工艺合成法制得的W-Cu复合粉末纯度不高。

目前，钨铜复合材料各种新的可能应用正在不断的开发和研究中，不同粒度的钨粉化学镀铜后的应用也不同，粒度小的钨粉化学镀后的W-Cu复合粉末被广泛的应用在微电子信息技术领域和航天领域，例如电子封装、热沉材料和火箭喷嘴、飞机喉衬;粒度大的钨粉包覆后在军工方面得到广泛应用，例如可用来制备药形罩，因为适当粒度的粗钨粉密度更大，可以大大提高破甲弹的破甲威力。

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近年来，对钨粉化学镀铜开始研究，但都是针对某一细小粒度的钨粉，研究络合剂、甲醛、硫酸铜溶液浓度等因素对化学镀铜工艺性能的影响。由于在钨粉表面镀铜，因此粒度对化学镀铜过程有大的影响[1]。

1.2 钨铜合金的制备

W-Cu复合材料的制备工艺主要有熔渗法、活化液相烧结法、金属注射成形(MIM)、热压烧结法、超细混合粉末的直接烧结等方法。

1.2.1 熔渗法

熔渗法机理主要是在金属液相润湿多孔基体时，在毛细管力作用下，金属液沿颗粒间隙流动填充多孔W骨架孔隙，从而获得较致密的材料，采用该方法可以改善W-Cu合金的韧性。梁容海[2]等人对高钨含量合金的熔渗机理作了深入探讨，并采用熔渗法制备致密度高的W-Cu合金材料，其导热和导电性良好。熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种方法。

高温烧结钨骨架后渗铜是直接将钨粉压制成形，在高温的氢气中烧结形成骨架，然后将烧结的钨坯在真空或保护气氛中在高于铜的熔点的温度下烧结。在烧结的过程中依靠毛细管作用，使熔融的铜渗入钨骨架。此工艺可以制得相对密度大于99.2%的W-Cu合金[3]。由于烧结温度很高，钨粉还原很充分，低熔点的杂质及难还原的低价氧化物都可以通过挥发和热分解除去。所以该方法可以获得较高强度的骨架，使该材料更耐电弧烧损。又由于烧结骨架中总存在着极少量的封闭空隙能被熔渗的金属填充，熔渗后还可以经冷、热加工进一步提高密度。烧结钨骨架适宜于制取低铜含量[≤15%(质量分数)]的真空W-Cu合金。目前，此方法已经在一些大中型高压断路器和真空开关用钨铜基触头生产中应用。

高温烧结钨骨架的具体工艺流程如下：

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W 粉+0.1%~1.5%粘结剂

脱

除粘结剂

高温烧结

渗铜

PLANSEE 公司的W-Cu 合金采用熔渗法制造，即往多孔W 坯块中渗入

熔融的金属纯Cu ，其产品的导热性能优良，W-15Cu 的热导率达到了

176W/(m.K)。这种方法制得的钨铜材料相对密度较高、含氧量较低、纯度较

高、综合性能较好。但是高温烧结钨骨架法的生产工艺周期长且复杂，生产

成本较高。

部分混合粉烧结渗铜法是将钨粉混入部分铜粉和少量烧结添加剂(一般

是Ni 粉)，在较低的温度下，在氢气中预烧结，然后将烧结料进行渗铜。这

种方法必须保证在烧结过程中充分还原和除气，并采用真空下渗铜和高真空

下的脱气处理，才能获得低气体含量的真空钨铜材料。这种方法工艺流程简

单，适于制造铜含量大于20%的W-Cu 合金。

部分混合粉烧结渗铜法的工艺为:

W 粉+2%-6%Cu 粉+0.5%-0.25%添加剂（一般为Ni 粉压制

成形 烧结 渗铜

这种方法所生产的W-Cu 合金中，铜沿着钨晶界分布，钨骨架强度不如

高温烧结法，作为断路器中的接触材料，易产生烧蚀现象。此法对原材料成

分要求较高，否则产品会含有较多的杂质和气体。总的来说，熔渗烧结时，

液相铜仅靠钨骨架孔隙的毛细管作用渗入，致密化速度慢，致密化程度低。铜凝固相粗大且分布不太均匀，而高温烧结又会使钨颗粒聚集长大，形成粗大不均匀组织，液相铜过分溢出使成分发生偏析，并且高温下尺寸变形严重。熔渗法存在一些难以克服的问题，例如不能用来制造Cu含量低的和形状复杂的W-Cu元件；Cu凝固相粗大且分布不太均匀；高温烧结使W颗粒聚集长大，形成不均匀组织；高温烧结时对设备要求很高，能耗大，工艺复杂等。对烧结条件要求苛刻，在产业化应用时，这种方法有很大的局限性。

1.2.2 活化液相烧结法

由于高温液相烧结法不能获得接近理论密度的W-Cu合金，采用烧结后再处理增加了工艺复杂程度且生产成本高。基于在纯钨的活化固态烧结理论的基础上，许多科学工作者研究了在W-Cu合金制备过程中采用加入微量活化元素来提高烧结活性的方法。与高温液相烧结法相比，采用该方法不仅降低了烧结温度，缩短了烧结时间，而且烧结致密度大大提高。

活活化烧结是指采用物理或化学的手段使烧结温度降低，烧结时间缩短，烧结体性能提高的一种粉末冶金方法。活化烧结最早出现在十九世纪末，是用Ni活化烧结W制品。1949年英国威斯汀豪森公司采用湿氢低温烧结的方法制得几百磅重的铝锭，而传统的垂熔法烧结铝锭要在2000℃以上的高温进行；1953年，艾特(Agte)发现添加0.52%的Ni能使W粉的烧结温度从1300℃降至800℃；1959年，瓦希克(Vacek)也证明，少量的Fe, Co, Ni对W 烧结有很强的活化作用，可在1000-1300℃的温度烧结致密。我国五十年代就在Cu基和Fe基零件生产中采用预氧化活化烧结工艺，六十年代又对Mo, Cu, YG硬质合金等的活化烧结进行了研究。经过几十年的发展，活化烧结工艺在世界上得到了广泛的应用，世界上一些大的公司，己经将活化烧结应用到实际生产当中，生产出了高性能的材料。一些真空触头和电极材料的生产，

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都应用了活化烧结工艺，取得了很好的效果。例如，德国的DoDuCo 公司、奥地利的攀时((PLANSEE)公司以及美国的POLESE 公司，都利用活化烧结工艺生产出性能优良的电工材料。但总的来说，现在活化烧结工艺尚不完善，仍有待于更深入的进行理论研究和工艺探讨。

在对W-Cu 合金的导电导热性能要求不高时，可以采用活化烧结法来制备高密度的W-Cu 合金。W-Cu 合金的活化液相烧结法是指采用化学活化W-Cu 粉体进行活化液相烧结的方法。能起到活化作用的元素包括Fe, Co, Ni 等。活化烧结从方法上可以分为两种：一是靠外界因素活化烧结过程，如气氛中添加活化剂；另一种是提高粉末活性，如往粉末中添加活化元素。合金液相烧结过程实质上分为固相烧结和液相烧结两部分。由于混合粉末之间的化学势驱动，大部分固相扩散致密化发生在加热过程。一旦液相形成，致密化过程主要依赖颗粒重排和溶解沉淀机制，以及颗粒形状的球和颗粒堆积。由于固相钨在液相铜中仅有极小的溶解度，该系统很难实现致密化。显然促进致密化的因素就在于改善固态和液态烧结过程。

此两种方法比较典型的工艺为：

①W 粉+Cu 粉+Fe 、Co 和Ni 等添加剂

烘干过筛

压制成形

烧结

②

W 粉

加Cu 的盐溶液和Fe 、Co 或 Ni

烧结

1.2.3金属注射成型（MIM）

金属注射成形技术[4](Metal injection molding, MIM)是一种新型的粉末冶金近净成形技术，在制备具有复杂的几何形状、均匀的组织结构和高性能、高精度产品方面具有独特的优势，且能够完全实现自动化连续操作，生产效率高。其基本工艺过程是：首先选择符合成形要求的金属粉末和粘结剂，然后在一定温度下将粉末和粘结剂混合成均匀的注射成形喂料，制粒后在注射成形机上注射成形，获得的成形坯经过脱脂处理、烧结致密化成为最终产品。Yang Bin等[5]采用金属注射成形技术制备了铜含量(质量分数)分别为10%、15%、20%的钨铜复合材料，致密度均达到99%；Kim等[6]采用混合钨铜粉末直接注射成形，经过脱脂处理后得到所需成分和相应形状的近全致密钨铜合金。金属注射成形工艺在生产小尺寸、复杂形状的W-C净成形产品方面，既经济又有效。但是该工艺成本较高、工艺复杂，并且工艺中引入了大量的粘结剂，这些粘结剂如果在后续的烧结工艺中没有完全脱脂，会极大地影响材料的各项性能。

1.2.4 热压烧结法

热压烧结[7]是将粉末装入模腔内，在加压的同时使粉末加热到正常烧结温度或更低温度，经过较短时间烧结成均匀致密的制品。热压将压制和烧结两道工序同时完成，可以在较低的压力下迅速得到冷压烧结所达不到的密度。但是，热压工艺对模具的要求高、耗费大、单件生产效率低，因此在生产中并不常用。周张健等[8]在1800℃、炉膛压力为18N / mm3、保温2h的条件下制得密度达理论密度的94. 6%，富Cu端铜含量最高为22.55%（体积分数)的钨铜功能梯度材料。杨林等[9]通过热压烧结制备了W-15Cu复合材料，分析了工艺参数对该复合材料性能的影响，研究表明，保温温度在

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1000-1300℃的范围内，合金的致密度随温度的升高而增大；烧结最佳保温时间是5-6h，此时液相扩散充分均匀，晶粒长大充分，并完成回复和再结晶，试样孔隙率低、致密度更高。刘彬彬等[10]采用热压烧结法制备了近全致密的钨铜功能梯度热沉材料，结果表明，该方法制备的钨铜合金梯度层分界清晰、各层组织致密，成分保持为最初的设计。

1.2.5 超细混合粉末的直接烧结

钨和铜物理性质相差悬殊，且两者不互相固溶，因此，在常规情况下对钨铜合金直接烧结，既使烧结温度超过铜的熔点，出现液相的情况下，也不可能得到高致密的钨铜产品。近年来，研究报道[11]，将制备的超细钨铜混合粉末在1200-1450℃直接烧结，可以得到铜含量为5%-25%(质量分数)的钨铜合金，而且该合金可以用于制备电子封装器件和断路器器件。日前，制备超细或纳米钨铜混合粉末的方法主要有机械合金化和共还原法两条途径。采用前者得到的纳米晶钨铜粉末可以在较低的温度下直接烧结制成高致密、组织均匀的钨铜合金，但该方法生产率低，且长时间球磨过程中会带入杂质而影响钨铜合金的性能；而共还原法的具体过程是：首先将钨和铜的氧化物或盐类混合进行简单的球磨细化，获得超细或纳米晶钨铜化合物混合粉(或者采用盐类的混合溶液制成凝胶、共沉淀或喷雾经干燥后获得)，然后熔烧并在氢气中还原得到超细或纳米晶钨铜混合粉末，再经压制成型、烧结制得细晶且组织均匀、高致密的钨铜合金，该方法不会引入杂质而且可以大量生产，因而在制取钨铜材料方而具有广阔的前景。

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二. 包覆粉及研究进展

粉体除本身作为一种功能材料使用外，在新型材料的复合和开发方面也起着极其重要的作用，被广泛应用于军事、航空、航天、化工、医药等领域。近年来超细粉体特别是纳米级超细粉体以其奇特的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应[12]日益受到人们的重视。同时人们通过试验研究，发现将两种或两种以上的粉体颗粒经表面包覆或复合处理后可以得到一种高性能复合材料——复合粉体。复合粉体除了具有单一粉体所具有的性能外，还具有复合协同多功能，改变单一粒子表面性质，增大两种或多种组分的接触面积等作用[13]。

复合粉体中不同种类粒子间的复合方式有混合式和包覆式两类，据此可将复合粉体分为混合式复合粉体和包覆式复合粉体。混合式复合粉体多为物理混合物，它是借助于外力(重力或机械力等)，经对流、扩散、剪切等作用，将一种粒子均匀掺杂于另一种粒子内部而形成的混合体。主要制备方法有气相渗透法、液相渗透法及溶胶-凝胶法等。混合式复合粉体制备工艺简单，但混合物的微观不均匀性、不同粒子间的结合力较弱等因素使其应用领域受到限制。

包覆式复合粉体具有核壳结构，由中心粒子和包覆层组成。包覆方式按包覆层的形态可分为层包覆、粒子沉积型包覆和粒子嵌入型包覆三种。由于对中心粒子进行包覆不但制备出了多功能复合粉体，而且也实现了对中心粒子的表面改性，因此，目前人们对包覆式复合粉体的制备研究较多，出现了多种方法，如机械化学法、气相燃烧法、异相凝聚法、异相聚合法、沉积法、相转移法等[14-17]。

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2.1包覆粉的制备方法

复合粉体是一种新型多功能材料，对复合粉体进行包覆改性有重要意义。复合粉体的包覆主要有两种方式：一种是对复合处理后的粒子进行包覆；另一种是对包覆式复合粒子再进行包覆，形成双层或多层膜。目前对单组元粉体的包覆研究较多，方法多种多样，主要有机械化学改性法、沉淀法、以及液相化学法等，其中液相化学法又分为非均匀形核法、溶胶-凝胶法、异相凝聚法、微乳液法、化学镀法等。

2.1.1机械化学改性法

机械化学改性是借助于强机械搅拌、冲击、剪切、研磨等作用激活粉体和用于表面包覆的改性剂，并使颗粒与改性剂发生化学作用从而将改性剂包覆在粉体颗粒外表面的一种方法。该方法的实质是将机械能转化为化学能，因而称之为机械化学改性。

目前主要应用的有球石研磨法，搅拌研磨法和高速气流冲击法。此法具有处理时间短(从几秒到几分钟)，反应过程容易控制，可连续批量生产等优点，但是也存在着机械处理过程中无机粒子的晶型被破坏、包覆不均匀等缺点，且机械化学改性多用于微米级粉体的包覆。利用此法对复合粉体进行包覆少有报道。

文献[8]提到采用干式双向搅拌研磨工艺，将SiO2与CaO及中超炭黑搅拌研磨混合从而制得复合粒子。在研磨混合过程中，机械力使SiO2与CaO 这两种在常温下不互相黏结、也不发生作用的粉体的界面发生了化学作用，使炭黑均匀地覆盖于SiO2+CaO粒子表面并紧密地结合在一起。这种方法制得的复合粒子在冶炼过程中，碳可以缓慢地从SiO2+CaO颗粒内部释放出来并与O2反应生成CO2，起到特殊的保护炉体的作用。杨华明等人[7]利用搅拌磨的机械化学效应，实现超细-改进一体化制备出SiC-M/滑石粉复合粉体，

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研究了矿浆浓度、改性剂用量对包覆率的影响。结果发现，包覆率随矿浆浓度的增大先增加后减小，矿浆浓度WB为55%时，包覆率达到最大值99.4%，随改性剂M用量增加，包覆率也随之增大，当M用量超过3.0%，包覆达到饱和，再继续增大M用量对提高包覆率已无意义。

2.1.2溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是化学和材料领域中的重要制备过程，除用于薄膜、粉体的制备外，还可以对粉体进行包覆。溶胶-凝胶法包覆的工艺过程是：首先将改性剂前驱物溶于水或有机溶剂形成均匀溶液，溶质与溶剂经水解或醇解反应得到改性剂（或其前驱物）溶胶；再将经过预处理的被包覆颗粒与溶胶均匀混合，使颗粒均匀分散于溶胶中，溶胶经处理转变为凝胶，最后高温煅烧凝胶得到外表面包覆有改性剂的粉体，从而实现了粉体的包覆改性。

文献[14]利用Sol-gel 法成功地在超细钛酸钡粉体表面包覆了厚度约 5 nm 的均匀SiO2膜。并首次提出钛酸钡水解后水玻璃在TiO2-x表面溶胶-凝胶化的包覆机理。改性后的钛酸钡与纯钛酸钡相比，SiO2包覆可促进烧结，包覆SiO2坯体在1190℃达到最大收缩速率，而纯钛酸钡坯体达到最大收缩速率的温度为1260℃。坯体的收缩率由未包覆前的15% 变化到19.3%。包覆工艺改善了介电性能，使介温曲线平坦，对制造钛酸钡薄层电容器有重要的价值。

2.1.3 均相沉淀法

均相沉淀法包覆改性是利用化学反应并将生成物沉积在颗粒表面形成单层或多层膜，从而实现对颗粒包覆的一种方法。此过程的实质是控制溶液中溶质浓度，使体系既有一定的过饱和度，又不超过临界饱和浓度（均相成核的界限），从而使溶质以被包覆颗粒为核沉淀析出，形成包覆层。可以通

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过调节体系温度、蒸发溶剂等方法来增大体系的过饱和度，也可以加入反应剂与溶液中已有离子生成沉淀，还可以直接加入能与溶剂生成沉淀的物质，即沉淀剂，使溶液中的某些离子在颗粒表面形成沉淀物[18-20]。

刘永峙等人[21]以硫代乙酰胺(TAA)和乙酸锌[Zn(Ac) 2]为主要原料，在片状铝粉表面包覆一层ZnS，制备出包覆式复合粒子Al/ZnS，改变母粒子Al 粉的加入量及反应温度，确定制备包覆完全致密复合粒子的最佳条件，实验结果表明，在200mL上述反应溶液中加入0.50gAl粉，反应温度为68℃时制备出的复合粒子包覆完全，复合粒子为球形，形成致密的包覆层，能够有效遮盖铝粉的金属光泽。XRD测试结果表明，复合粒子表面ZnS为面心立方结构，复合粒子的粒径随包覆量的增加而增加。

为解决氧化铁红在高温下呈现不稳定性的问题，黄冠等人[22]通过非均匀成核法制备出被SiO2和Al2O3包覆的Fe2O3复合粒子，其技术的关键是如何控制反应溶液pH值和涂层物质沉淀的反应浓度，以保持被覆颗粒稳定的悬浮特性。采用非均匀成核法对氧化铁粉末进行包硅包铝的二次包覆可以使氧化铁颗粒在高温中具有很好的稳定性。通过非均匀成核可以在被覆颗粒表面形成涂层并通过控制溶液的pH值来控制涂层物质，从而实现对被覆颗粒的均匀包覆。非均匀成核法的最大特点是覆层粒子分布均匀覆层厚度易于调控，同时工艺简便、经济。采用非均匀成核法对氧化铁红颗粒表面进行改性研究，可以克服其他表面包覆法如超临界流体快速膨胀法、雾化液滴沉积法、沉淀法、溶胶凝胶法、溶胶法等存在的附着性较差和包覆不均匀的问题。

2. 1.4物理气相沉积法

将希望涂覆的物质用物理方法转移到气相，然后在基体表面沉积生成涂层的方法称为物理气相沉积。在物理气相沉积中，源物质只经历存在形态的转变，没有发生化学变化。物理气相沉积主要包括真空蒸镀、溅射镀膜、离

子镀等基本类型。一般均要求在真空条件下进行。物理气相沉积工艺简单，

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对微粒表面预处理要求不高，制备过程基本不产生污染。范洪远等人[16]利用直流磁控溅射技术在粒度小于150μm的镍基合金微粒表面得到包覆均匀、完整、厚度达10μm的金属铬镀层。

2. 1.5化学镀法

粉体化学镀的原理与块体材料化学镀一致，它是通过还原剂（主要是次亚磷酸钠、甲醛）在具有自催化作用的固相表面将金属离子还原并沉积到固相表面，从而获得均匀的金属镀层。化学镀对施镀对象无选择性，无论金属、陶瓷、高分子材料，只要其表面具备自催化活性就能获得均匀的金属涂层；另一方面可通过对施镀对象有选择地敏化、活化处理使化学沉积在预定区域进行[23]。

粉体化学镀传统工序为：清洗→敏化→活化→还原。清洗是去除粉体表面的油污及其它吸附物，活化是化学镀成功与否的关键，将经敏化、活化处理的粉体加入配制好镀液中进行化学镀。为防止粉体团聚和结块，在施镀过程中要进行机械搅拌或超声波搅拌。实验证明该工艺具有良好的镀覆能力，与传统工艺相比具有镀液稳定性好，工作温度低，同时不破坏粉体的优点。林涛[24]等人的实验研究表明基体表面气体的释放会给金属的沉积过程带来干扰，温度的升高无疑将加快镀液中气体释放的速率，从而导致镀层疏松，镀层颗粒不规则生长。所以该新工艺较低的的工作温度和较稳定的渡液都恰好弥补了这一缺陷。

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三.钨铜板材的研究进展

钨铜合金的塑性较低，压力加工比较困难，特别是对低铜含量（Cu质量分数小于20%）的钨铜合金至今尚未得到很好的解决。采用锤锻或冷热轧方法对钨铜合金进行二次加工成为获得该合金板材的首选。

3.1普通轧制

轧制是靠两旋转轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件拉入辊缝，使轧件受到压缩产生塑性变形的过程，通过轧制使轧件的横截面积减小而长度增大，并使轧件具有一定的性能。轧制是日前获得板材的主要方式，轧制过程可以细化晶粒，改善组织，显著提高金属合金的力学性能，易于实现批量生产，生产效率高，广泛应用于钢铁、有色金属、某些稀有金属及其合金的塑性加工中。如钨板的制备首先是通过熔炼法或粉末冶金法制备成钨锭后在钨的再结晶温度以下进行轧制加工成板材。轧制分为冷轧和热轧，如Belk[25]对熔渗好的WCu20, WCu30, WCu40等进行冷轧变形，每一道次压缩5%-10%，可以达到总变形量的50%，变形加工过程中进行中间退火，结果表明，当变形量小于25%时，只有材料中的铜发生变形，当变形量达到25%时，材料中的钨开始沿轧制方向伸长。

3.2金属粉末轧制

金属粉末轧制是粉末冶金成型工艺中制造金属板、带材的主要方法，其实质是金属粉末的连续滚压过程。具体工艺是：首先将具有一定轧制性能的金属粉末装入一定形状的漏斗中，当轧辊转动时，粉末依靠自身的质量、粉末与辊面间的外摩擦力及粉末之间的内摩擦力，或者只是单纯地依靠外摩擦力和内摩擦力被咬入轧辊间受到轧制力作用发生变形，进而获得一定厚度

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和宽度的板坯，然后依次通过加热退火消除变形过程中的应力积聚，再依次重复进行轧制、退火过程，直至得到所需厚度的板材。粉末轧制喂料方式有水平式、竖直式和倾斜式3种，如图1所示[26]。

图1 金属粉末常用三种轧制方式

该工艺能生产成分较为精确的带材、双金属或多层金属材料、难熔金属及其化合物板带材，是制备高孔隙度的多孔薄带材最简捷的成形方法，而且可以连续成型、生产率高，成型均匀、产品质量稳定、收得率高、损耗小、成本低。

3.3其他制板技术

等离子喷涂—轧制工艺，首先采用等离子喷涂制备预成形板坯，再通过轧制技术制备板材，该工艺将合金的成型和熔炼相结合，是一种制备工艺简单、材料利用率高、制备高质量合金板材的方法。王常春等[27]采用等离子喷涂工艺制备钨铜合金板材，实验表明，利用该工艺所制得的板材热导率低，有氧化物杂质存在，而且铜相分布不均匀，不能相互连接因此利用该工艺制备钨铜合金薄板不太可取，仍需进一步改进。此外，还有元素粉末法、物理气相沉积法等和溅射、溶胶-凝胶等薄膜类板材制备技术[28]。

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四.流延技术及应用

流延成型是一种很好的制备层状陶瓷薄膜的工艺.它最大的特点就是能廉价制备大面积陶瓷膜，且易于实现生产的连续化和自动化[29]。

流延成型是指在陶瓷粉料中加人溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等成分，得到分散均匀的稳定浆料，在流延机上制得要求厚度薄膜的一种成型方法。该法于1947年被Howatt等首次用来生产陶瓷片层电容器，并与1952年取得专利。由于该法具有设备简单、可连续操作、生产效率高、自动化水平高、工艺稳定、坯体性能均一等一系列优点，因此在陶瓷材料的成型工艺中得到了广泛的应用。但这些应用主要集中于功能陶瓷领域，如生产独石电容器瓷片、多层布线瓷片、厚薄膜电路基片等。在结构陶瓷中，对碳化硅，氮化硅，氧化铝，氧化锆等陶瓷材料均有研究。

流延成型技术的应用，不仅给电子设备、电子元件的微型化以及超大规模集成电路的实现提供了广阔的前景，而且给工程陶瓷的宏观结构设计和微观结构设计提供了可能，为材料的性能优化提供了一条新的途径[30]。

4.1.流延法

图2为流延法制备陶瓷薄片的工艺流程图，主要包括流延浆料的制备、流延成型、干燥、脱脂和烧结等几个环节。

流延浆料的制备一般分2个步骤进行。第1步以球磨为主，目标是打开颗粒团聚体和湿润粉料。因此，浆料应只包含粉料、溶剂和分散剂。在搅拌过程中，分散剂将有充分的时间去占据颗粒表面的大部分位置，这是发挥它们最佳效果的必要先决条件;第2步应致力于将浆料与更粘的增塑剂、很粘的高分子溶液和所有的功能性添加剂相混和。如果不使用特定分散剂，则球磨的第1阶段中必须使用一小部分这种高分子粘结剂。粘结剂的主要部分必须

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随后加人。球磨或混和一定时间后过筛除去桨料中的有机或无机残渣即可得到稳定均匀的流延浆料。将制备好的流延浆料在流延机上流延成型，经于燥、裁剪、脱脂和烧结即可得到所需厚度的陶瓷薄片。

图2.流延法制备陶瓷薄片的工艺流程图

曹俊[29]从顺粒尺寸、浆料流体类型、干澡条件、排胶机制等方而对流延法制备AlN陶瓷基板展开了较为系统的研究.结果表明，板粒尺寸的不同直接影响到浆料粘度及分散剂用量.适于AlN流延成型的浆料流体类型属于假塑性流体.保持一定的溶剂气氛有利于获得表面平整光滑的流延素坯膜二次排胶有利于排除AlN流延素坯膜中的残余碳.烧结后基板的断口SEM照片表明晶粒发育较为完善，无明显开气孔，断裂棋式为沿晶断裂。

4.2.溶液流延法

溶液流延法是1种重要的薄膜材料加工方法，最早主要用于造纸，后来发展到塑料和涂料工业。现代工业用溶液流延法来制造薄膜、塑胶带、人造革和电影胶片等，如聚酞亚胺(PI)薄膜、用于药物包装的聚乙烯醇(PV A)缓释膜、用于过滤和检测的聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜以及用于电影胶片的三醋酸纤维素片基的成型都是这种加工方法的典型范例。

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近年来，随着社会对特殊功能材料的需求，功能材料有了很大的发展。而溶液流延法通常可用于加工在高温下易降解或熔融勃度高的聚合物，具有设备简单、成本低、产品光学性能和机械性能优异等优点，因此，在制备聚合物基功能材料方面已得到了较为广泛的应用[31]。

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