铜钨

铜钨（又称钨铜、CuW或WCu）是一种由铜和钨混合而成的材料。由于铜和钨互不溶解，该材料由一种金属的独立颗粒分散在另一种金属基体中构成，其微观结构更像是一种金屬基複合材料，而不是真正的合金。

该材料结合了两种金属的特性，具有耐高温、耐燒蝕、高熱導率和高导电性，且易于机械加工。

零件通常通过将钨颗粒压制成所需形状、对压制件进行燒結，然后浸渍熔融铜来制备。也可制成复合材料的板材、棒材和条材。

常用的铜钨混合物含铜量为10-50 wt.%，其余主要为钨。其典型性能取决于成分。含铜量较低时，密度、硬度和电阻率更高。10 wt.% Cu的CuW90密度为16.75 g/cm³，50 wt.% Cu的CuW50密度为11.85 g/cm³。CuW90的硬度和电阻率分别为260 HB kgf/mm²和6.5 μΩ·cm，均高于CuW50。

常用铜钨成分的典型性能

成分	密度	硬度	电阻率	电导率	弯曲强度
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

应用

铜钨复合材料在需要高耐热性、高电导率和高热导率以及低热膨胀的场合中应用。一些应用包括在电阻焊中，作为电触头，以及作为散热片。作为触头材料，该复合材料对电弧侵蚀具有优异的抗蚀性。钨铜合金还用于电火花加工和電化學加工的电极材料。

含75 wt.% W的CuW75复合材料广泛用于芯片载体、基板、法兰和功率半导体器件的支架与框架。铜的高热导率与钨的低热膨胀相结合，可实现与硅、砷化鎵及某些陶瓷的热膨胀匹配。其他可用于此类应用的材料还有铜钼合金、AlSiC和Dymalloy。

含70–90 wt.% W的复合材料用于某些特殊成形裝藥的内衬。对均质钢目标的穿透试验表明，由于密度和破碎时间的增加，其穿透能力较纯铜内衬提高了约1.3倍。基于钨粉的成形装药内衬尤其适用于油井完井。也可用其他延展性金属替代铜作为粘结剂，并可在粉末中添加石墨以作润滑剂。

铜钨还可用作真空环境中的触头材料。当触头为超细晶时，其电导率远高于普通钨铜。钨铜因成本低、抗电弧侵蚀、导电性佳、耐机械磨损及抗触头焊粘性能优异，常用于真空、油和气体系统中的触头材料。但在空气中使用时表面易氧化；铜含量越高，其在空气中的耐腐蚀性越好。钨铜在空气中的应用包括作为弧尖、弧板和弧足。

铜钨材料常用于中高压六氟化硫断路器的电弧触头，在可达20000 K以上的环境中，其抗电弧侵蚀性能可通过调整晶粒尺寸和化学成分得到进一步提升。

电火花（EDM）工艺也采用铜钨材料。尽管通常使用石墨电极，但由于钨的高熔点（3420 °C），铜钨电极的使用寿命比石墨电极更长。这对经过复杂加工的电极尤为重要，因为铜钨电极在耐磨损的同时可提供更高的几何精度。此外，由于材料更不易碎裂和变形，可制造出更细、更长的电极棒和管材。

特性

钨重量分数％	55	68	70	75	78	80	85	90
抗拉强度 (MPa)	434	517	586	620	648	662	517	483
热导率（W/(cm K)）	2.4	2.1	2.01	1.89	1.84	1.82	1.75	1.47
20°C时的电阻	3.16	3.33	3.41	3.51	3.71	3.9	4.71	6.1
100℃时的比热容						195	174	160

复合材料的电学和热学性能随成分比例而变化。随着铜含量的增加，热导率显著提高，这在断路器等应用中起着关键作用；而电阻率则随着钨含量的增加而增大，从55 wt.%钨时的3.16 μΩ·cm增加到90 wt.%钨时的6.1 μΩ·cm。抗拉强度随钨含量提升而上升，在80 wt.%钨（20 wt.%铜）时达到了最高值663 MPa；超过此比例后，抗拉强度开始迅速下降。