本發明公開了一種高界面結合強度的CuW/CuCr的制備方法,具體為：首先制備CuCrZr合金坯體，并在CuW合金預結合端部的中心部位加工凹槽，將CuCrZr合金坯體置于CuW凹槽中，然后自下而上依次按照CuW合金、CuCrZr合金坯體和CuCr合金棒材的順序疊放在石墨坩堝中，置于氣氛燒結爐內進行熔滲燒結為整體材料，最后對整體材料進行熱處理，即得。本發明通過在CuW合金和CuCr合金之間加入CuCrZr合金坯體，形成冶金擴散層同時強化了Cu/W相界面和合金化Cu相，在不影響材料導電率的情況下，大大提高了CuW/CuCr整體材料連接界面的強度。

技術領域

本發明屬于異質材料連接技術領域，涉及一種高界面結合強度的CuW/CuCr的制備方法。

背景技術

CuW/CuCr整體觸頭材料同時具有CuW端良好的耐電弧侵蝕性、抗熔焊性和高的強度以及CuCr端優良的導電導熱性而被廣泛應用于各種高壓斷路器、負荷開關和變壓器轉換開關的元件等場合。隨著超特高壓、大容量遠距離輸電成為節能輸電的發展趨勢，要求新型高壓斷路器的容量增大，體積縮小。在有限的空間中，其核心部件CuW/CuCr整體電觸頭承擔的熱載荷和機械載荷更大，在觸頭的反復開斷過程中更容易發生CuW觸頭的脫落，因而對CuW/CuCr整體材料界面的結合強度提出了更高的要求。

目前異質材料連接已得到廣泛的研究，主要是在結合面引入合金元素，通過合金元素在互不相溶也不反應的材料間發生相互溶解和擴散，形成冶金結合，來提高異質材料界面的結合強度。在CuW/CuCr材料中，由于Cu、W兩相之間不發生任何的溶解和反應，Cu/W相界面為機械結合，界面結合強度很低；同時在高溫服役過程中，觸頭的反復插拔以及本身Cu、W兩相熱膨脹系數大的差異，都容易在界面產生機械應力和熱應力。上述兩方面都易在結合面處發生應力集中并產生裂紋沿相界面擴展，導致CuW觸頭脫落失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種高界面結合強度的CuW/CuCr的制備方法，用以提高材料的界面結合強度。

本發明所采用的技術方案是，一種高界面結合強度的CuW/CuCr的制備方法，具體按以下步驟實施：

步驟1，制備CuCrZr合金坯體：

稱取Cr、Zr、Cu三種元素粉末，加入過程控制劑混合均勻，然后將混合粉末壓制成CuCrZr合金坯體，清洗CuCrZr合金坯體，烘干備用；

步驟2，結合面準備：

根據CuW/CuCr整體電觸頭的產品尺寸，選取合適長度的CuW合金，采用機加工車平預結合的端部，并在端部中心部位加工凹槽，清洗CuW合金，烘干備用；

根據CuW/CuCr整體電觸頭的產品尺寸，截取合適長度的CuCr合金棒材，選擇截取的機加工面做為預結合面，打磨平整，清洗后晾干備用；

步驟3，燒結熔滲整體材料：

將步驟1、2得到的材料自下而上依次按照CuW合金、CuCrZr合金坯體和CuCr合金棒材的順序疊放在石墨坩堝中，CuCrZr合金坯體置于CuW凹槽中，隨后置于氣氛燒結爐內進行熔滲燒結為整體材料；

步驟4，整體材料的熱處理

將步驟3中得到的整體材料置于熱處理爐中依次進行固溶處理和時效處理，最后對熱處理后的整體材料進行機加工即為成品。

本發明的特點還在于，

步驟1中CuCrZr合金坯體中Cr含量為15wt％，Zr含量為0.1～2wt％。

步驟1中過程控制劑為無水乙醇、丙三醇、丁二醇或硬脂酸中的任意一種。

步驟2中凹槽的尺寸與步驟1中CuCrZr合金坯體的尺寸相適應。