Что такое высокопроизводительные композиты на основе медных сплавов?

Медь и ее сплавы обладают отличными механическими свойствами и превосходной обрабатываемостью, что облегчает литье и пластическую обработку. Более того, они демонстрируют хорошую коррозионную стойкость, теплопроводность и электрическую проводимость, что позволяет широко применять их в таких отраслях, как электроника, электротехника и механическое производство. Следовательно, эти материалы имеют огромный потенциал для применения в многочисленных высоких технологиях.

Медь и ее сплавы известны своими благоприятными механическими свойствами и выдающейся обрабатываемостью, что делает их легкими для литья и пластической деформации. Их замечательная коррозионная стойкость, теплопроводность и электрическая проводимость дополнительно расширяют их область применения в электронике, электротехнике и механическом производстве. Однако ограничения прочности меди при комнатной температуре, высокотемпературной производительности и износостойкости сдерживают ее более широкое использование. С быстрым развитием современных аэрокосмических и электронных технологий требования к использованию меди становятся выше. В частности, требуется, чтобы медь сохраняла высокую прочность, особенно отличные высокотемпературные механические свойства, при этом сохраняя хорошую электрическую и теплопроводность. Кроме того, желательны материалы с низкими коэффициентами теплового расширения и хорошими свойствами трения и износа.

Например, первая высокоскоростная железная дорога Китая, линия Пекин-Шанхай, с общими инвестициями примерно в 20 миллиардов долларов, начала строительство в 2008 году. Годовой спрос на контактные провода составляет почти 10 000 тонн, что подчеркивает значительный внутренний и международный рынок для разработки функциональных материалов на основе меди сплавов с высокой прочностью, высокой проводимостью и высокой износостойкостью. Электроды сопротивления, ролики для шовной сварки и каркасы выводов интегральных схем также требуют медных сплавов с высокой прочностью и высокой проводимостью. Однако существующие сорта меди и медных сплавов испытывают трудности с балансировкой высокой прочности и высокой проводимости. Поэтому разработка функциональных композитов на основе меди (сплава) с высокой производительностью через введение соответствующих армирующих фаз и использование синергетических эффектов матрицы и функциональных армирующих фаз стала актуальной темой во всем мире.

Высокопрочные, высокопроводящие медные сплавы обычно относятся к медным сплавам с пределами прочности на растяжение (Gb), варьирующимися от 2 до 10 раз по сравнению с чистой медью (350-2000 МПа), и электрической проводимостью, как правило, между 50% и 95% меди (50-95% IACS). Международно признанные идеальные показатели - это предел прочности на растяжение (δb) от 600 до 800 МПа и электрическая проводимость не менее 80% IACS. Основные области применения высокопрочных, высокопроводящих медных сплавов включают ультраширокие интегральные схемы в электронике и информационной индустрии, электронные контрмеры, радары, высокомощные военные микроволновые трубки, проводники с высоким импульсным магнитным полем для оборонных и военных приложений, ядерное оборудование и ракеты-носители, воздушные проводники для высокоскоростного железнодорожного транспорта, проводниковые шины и торцевые кольца для асинхронных тяговых двигателей мощностью 300-1250 кВт с переменной частотой и переменной скоростью, наконечники электродов для контактной сварки в автомобильной промышленности, формы для непрерывного литья в металлургической промышленности и мосты контактных переключателей для вакуумных устройств и электротехники. Таким образом, эти материалы обладают огромным потенциалом для применения в многочисленных высокотехнологичных областях.