銅鎢

銅鎢（又稱鎢銅、CuW或WCu）是一種由銅和鎢混合而成的材料。由於銅和鎢互不溶解，該材料由一種金屬的獨立顆粒分散在另一種金屬基體中構成，其微觀結構更像是一種金屬基複合材料，而不是真正的合金。

該材料結合了兩種金屬的特性，具有耐高溫、耐燒蝕、高熱導率和高導電性，且易於機械加工。

零件通常通過將鎢顆粒壓製成所需形狀、對壓製件進行燒結，然後浸漬熔融銅來製備。也可製成複合材料的板材、棒材和條材。

常用的銅鎢混合物含銅量為10-50 wt.%，其餘主要為鎢。其典型性能取決於成分。含銅量較低時，密度、硬度和電阻率更高。10 wt.% Cu的CuW90密度為16.75 g/cm³，50 wt.% Cu的CuW50密度為11.85 g/cm³。CuW90的硬度和電阻率分別為260 HB kgf/mm²和6.5 μΩ·cm，均高於CuW50。

常用銅鎢成分的典型性能

成分	密度	硬度	電阻率	電導率	彎曲強度
wt. %	g/cm3≥	HB Kgf/mm2≥	μΩ.cm≤	%IACS≥	Mpa≥
W50/Cu50	11.85	115	3.2	54	–
W55/Cu45	12.30	125	3.5	49	–
W60/Cu40	12.75	140	3.7	47	–
W65/Cu35	13.30	155	3.9	44	–
W70/Cu30	13.80	175	4.1	42	790
W75/Cu25	14.50	195	4.5	38	885
W80/Cu20	15.15	220	5.0	34	980
W85/Cu15	15.90	240	5.7	30	1080
W90/Cu10	16.75	260	6.5	27	1160

應用

銅鎢複合材料在需要高耐熱性、高電導率和高熱導率以及低熱膨脹的場合中應用。一些應用包括在電阻焊中，作為電觸頭，以及作為散熱片。作為觸頭材料，該複合材料對電弧侵蝕具有優異的抗蝕性。鎢銅合金還用於電火花加工和電化學加工的電極材料。

含75 wt.% W的CuW75複合材料廣泛用於芯片載體、基板、法蘭和功率半導體器件的支架與框架。銅的高熱導率與鎢的低熱膨脹相結合，可實現與硅、砷化鎵及某些陶瓷的熱膨脹匹配。其他可用於此類應用的材料還有銅鉬合金、AlSiC和Dymalloy。

含70–90 wt.% W的複合材料用於某些特殊成形裝藥的內襯。對均質鋼目標的穿透試驗表明，由於密度和破碎時間的增加，其穿透能力較純銅內襯提高了約1.3倍。基於鎢粉的成形裝藥內襯尤其適用於油井完井。也可用其他延展性金屬替代銅作為粘結劑，並可在粉末中添加石墨以作潤滑劑。

銅鎢還可用作真空環境中的觸頭材料。當觸頭為超細晶時，其電導率遠高於普通鎢銅。鎢銅因成本低、抗電弧侵蝕、導電性佳、耐機械磨損及抗觸頭焊粘性能優異，常用於真空、油和氣體系統中的觸頭材料。但在空氣中使用時表面易氧化；銅含量越高，其在空氣中的耐腐蝕性越好。鎢銅在空氣中的應用包括作為弧尖、弧板和弧足。

銅鎢材料常用於中高壓六氟化硫斷路器的電弧觸頭，在可達20000 K以上的環境中，其抗電弧侵蝕性能可通過調整晶粒尺寸和化學成分得到進一步提升。

電火花（EDM）工藝也採用銅鎢材料。儘管通常使用石墨電極，但由於鎢的高熔點（3420 °C），銅鎢電極的使用壽命比石墨電極更長。這對經過複雜加工的電極尤為重要，因為銅鎢電極在耐磨損的同時可提供更高的幾何精度。此外，由於材料更不易碎裂和變形，可製造出更細、更長的電極棒和管材。

特性

鎢重量分數％	55	68	70	75	78	80	85	90
抗拉強度 (MPa)	434	517	586	620	648	662	517	483
熱導率（W/(cm K)）	2.4	2.1	2.01	1.89	1.84	1.82	1.75	1.47
20°C時的電阻	3.16	3.33	3.41	3.51	3.71	3.9	4.71	6.1
100℃時的比熱容						195	174	160

複合材料的電學和熱學性能隨成分比例而變化。隨着銅含量的增加，熱導率顯著提高，這在斷路器等應用中起着關鍵作用；而電阻率則隨着鎢含量的增加而增大，從55 wt.%鎢時的3.16 μΩ·cm增加到90 wt.%鎢時的6.1 μΩ·cm。抗拉強度隨鎢含量提升而上升，在80 wt.%鎢（20 wt.%銅）時達到了最高值663 MPa；超過此比例後，抗拉強度開始迅速下降。