鎢銅（W-Cu）和鉬銅（Mo-Cu）分別是由鎢鉬與銅結合形成的兩相複合材料，其具有眾多的優勢，如高硬度，高強度，高熔點，優良的化學穩定性、優良的導電導熱性以及較低的熱膨脹係數，在一些大功率器件中被視為一種常用的熱沉材料。
| 中文名稱 | 鎢銅梯度材料 |
| 英文名稱 | tungsten-copper gradient materials |
| 定 義 | 通過連續平滑地改變鎢、銅組成和結構，使鎢、銅結合部位的界面消失，從而形成性能和功能相應於組成和結構的變化，而呈現梯度變化的非均質合金。 |
| 套用學科 | 材料科學技術（一級學科），金屬材料（二級學科），有色金屬材料（三級學科），高熔點金屬及其合金（四級學科） |
基本介紹
- 中文名：鎢銅梯度材料
- 外文名：tungsten-copper gradient materials
- 套用學科：材料科學技術
- 定 義：通過連續平滑地改變鎢、銅組成
金屬材料（二級學科），有色金屬材料（三級學科），高熔點金屬及其合金（四級學科）
鎢銅（W-Cu）和鉬銅（Mo-Cu）分別是由鎢鉬與銅結合形成的兩相複合材料，其具有眾多的優勢，如高硬度，高強度，高熔點，優良的化學穩定性、優良的導電導熱性以及較低的熱膨脹係數，在一些大功率器件中被視為一種常用的熱沉材料。鎢銅作為一種不斷取代傳統材料的電子封裝熱沉材料，國內外的相關研究人員及學者也對其展開了更為深入的研究，包括活性劑的添加、改變粉末性能等使得鎢銅材料的燒結密度得到更好的提升。而現如今一些工業領域的環境日益嚴苛（包括溫度、壓力、功率等），對於鎢銅材料的高性能也提出了更高的要求。從梯度結構硬質合金得到啟發，日本相關學者提出了梯度結構功能材料的新概念，並對鎢銅功能結構梯度材料從製備工藝、計算機模擬以及預測等方面做了充分的研究，也取得了實質性的進展，使得其在一些大功率器件中發揮了重要作用。
鎢銅複合材料是由兩個理化性能相差較大的金屬鎢和銅組成的二相假合金，其各項性能可隨組織的變化而變化，從梯度結構的方面考慮，其可以一端為具有高硬度、高熔點、高密度的鎢或是含銅量較低的鎢銅，而另一端則是具有優良導電導熱性以及可塑性的銅或含銅量較高的鎢銅，這樣一來所形成的具有梯度結構鎢銅複合材料就有了良好的特異性以及更為廣闊的套用前景。對於梯度結構的鎢銅複合材料的製造工藝，相關領域的研究人員和學者也提出了多種構想以及嘗試。這裡簡單地介紹幾種相關的新工藝，如傳統的乾粉疊層法，採用分層裝入不同粒度的鎢粉，經過冷壓、燒結、熔滲銅後製取不同組成的鎢銅梯度材料（將燒結好的多孔鎢骨架電化學腐蝕形成沿腐蝕方向具有梯度孔隙率的鎢骨架，經熔滲銅可製得具有連續組成變化的鎢銅梯度材料）；如採用熱等靜壓擴散連線的方法，可以將不同組成的鎢銅材料結合成鎢銅梯度材料。
此外，還有一類是通過製備連續梯度層，如注漿成型、沉降成型、離心成型等。如採用等離子噴塗技術將不同組成的鎢銅混合物分別裝入不同組成的鎢銅混合進行粉末壓制燒結也是一種新方法。其中有兩種工藝方法已經申請了專利，其一是採用粉末冶金-熔滲工藝，其利用粉末冶金方法製取兩種組分完全不同的鎢銅坯塊，再把其中熱導率較大的鎢銅坯塊嵌入另一坯塊中，由於嵌入的坯塊銅含量相對較高使得其熱導率也相對較高，而外圍坯塊具有較低的銅含量，從而保證了整體梯度材料的熱膨脹係數降低。另一種則是將鎢銅和以氮化鋁-鋁（AlN-Al）為主的陶瓷材料有機結合，梯度結構的陶瓷體與金屬由於具有相匹配的熱膨脹係數，所以內應力較低，並且由於金屬與陶瓷結合部分有較高的導熱係數而不會使得熱量集中在過渡層而影響熱沉材料的散熱效果。
鎢銅複合材料是由兩個理化性能相差較大的金屬鎢和銅組成的二相假合金，其各項性能可隨組織的變化而變化，從梯度結構的方面考慮，其可以一端為具有高硬度、高熔點、高密度的鎢或是含銅量較低的鎢銅，而另一端則是具有優良導電導熱性以及可塑性的銅或含銅量較高的鎢銅，這樣一來所形成的具有梯度結構鎢銅複合材料就有了良好的特異性以及更為廣闊的套用前景。對於梯度結構的鎢銅複合材料的製造工藝，相關領域的研究人員和學者也提出了多種構想以及嘗試。這裡簡單地介紹幾種相關的新工藝，如傳統的乾粉疊層法，採用分層裝入不同粒度的鎢粉，經過冷壓、燒結、熔滲銅後製取不同組成的鎢銅梯度材料（將燒結好的多孔鎢骨架電化學腐蝕形成沿腐蝕方向具有梯度孔隙率的鎢骨架，經熔滲銅可製得具有連續組成變化的鎢銅梯度材料）；如採用熱等靜壓擴散連線的方法，可以將不同組成的鎢銅材料結合成鎢銅梯度材料。
此外，還有一類是通過製備連續梯度層，如注漿成型、沉降成型、離心成型等。如採用等離子噴塗技術將不同組成的鎢銅混合物分別裝入不同組成的鎢銅混合進行粉末壓制燒結也是一種新方法。其中有兩種工藝方法已經申請了專利，其一是採用粉末冶金-熔滲工藝，其利用粉末冶金方法製取兩種組分完全不同的鎢銅坯塊，再把其中熱導率較大的鎢銅坯塊嵌入另一坯塊中，由於嵌入的坯塊銅含量相對較高使得其熱導率也相對較高，而外圍坯塊具有較低的銅含量，從而保證了整體梯度材料的熱膨脹係數降低。另一種則是將鎢銅和以氮化鋁-鋁（AlN-Al）為主的陶瓷材料有機結合，梯度結構的陶瓷體與金屬由於具有相匹配的熱膨脹係數，所以內應力較低，並且由於金屬與陶瓷結合部分有較高的導熱係數而不會使得熱量集中在過渡層而影響熱沉材料的散熱效果。
