[发明专利]一种W/Cu功能梯度材料及其制备方法

权利要求书

1.一种W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述W/Cu功能梯度材料所含元素及质量百分含量为：W，50％；Cu，50％；所述W/Cu功能梯度材料的结构一面为纯钨基板，另一面为纯铜基板，两基板之间由多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述多孔钨骨架组成单元体为三维十字架、三维X架、立方体、正八面体、正十二面体中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种W/Cu功能梯度材料，其特征在于，所述多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料为三层：

第一层中W/Cu元素质量百分含量为：W，75％；Cu，25％；

第二层中W/Cu元素质量百分含量为：W，50％；Cu，50％；

第三层中W/Cu元素质量百分含量为：W，25％；Cu，75％；

或者所述多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料为四层：

第一层中W/Cu元素质量百分含量为：W，80％；Cu，20％；

第二层中W/Cu元素质量百分含量为：W，60％；Cu，40％；

第三层中W/Cu元素质量百分含量为：W，40％；Cu，60％；

第四层中W/Cu元素质量百分含量为：W，20％；Cu，80％；

或者所述多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料为五层：

第一层中W/Cu元素质量百分含量为：W，83％；Cu，17％；

第二层中W/Cu元素质量百分含量为：W，67％；Cu，33％；

第三层中W/Cu元素质量百分含量为：W，50％；Cu，50％；

第四层中W/Cu元素质量百分含量为：W，33％；Cu，67％；

第五层中W/Cu元素质量百分含量为：W，17％；Cu，83％。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的W/Cu功能梯度材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对钨粉进行3D打印，形成一方向上具有连续性、质量梯度性的多层孔隙均匀的钨骨架结构；

2)称取与步骤1)中钨粉相同质量的铜粉，将其压制成为无氧铜块；

3)将步骤1)中的钨骨架码放在铺有Al₂O₃粉末的石墨舟中，将步骤2)中的无氧铜块放在钨骨架上，并用Al₂O₃粉末将其保护好；

4)将步骤3)中装好料的石墨舟放入渗铜炉内，关好炉门；向渗铜炉内通入氢气，试爆鸣后，点燃排出炉内的废气；启动加热电源对钨骨架进行渗铜处理；随炉体冷却后取出制品即得多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料；

5)将步骤4)制得的多孔钨骨架渗铜形成的梯度材料一面与纯钨基板连接，另一面与纯铜基板连接，最终制得W/Cu功能梯度材料。

5.根据权利要求4所述的W/Cu功能梯度材料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，对钨粉进行3D打印制备多层孔隙均匀的钨骨架结构具体包括以下步骤：

(1)通过magics20.03建立多孔钨骨架三维模型，将多孔钨骨架三维模型进行切片分层处理，并将数据导入3D打印设备中；

(2)称取钨粉，均匀铺在3D打印设备中的成形工作腔内的基板上，激光束扫描钨粉末逐层叠加成形出多孔钨骨架。

6.根据权利要求5所述的W/Cu功能梯度材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述多孔钨骨架三维模型中单层尺寸为20mm*20mm*1mm，逐个建立的单层合并成为多层梯度的多孔钨骨架三维模型；

所述步骤(2)具体为：

先设计扫描系统中的成形参数：激光功率150W～400W，扫描速度500mm/s～1300mm/s，扫描间距0.03mm～0.09mm，铺粉厚度0.02mm～0.04mm；

再将钨粉充入3D打印设备的送粉系统中，并向成形工作腔内通入保护气氩气，排除腔内其他气体，使得腔内氧气含量低于700ppm；

最后钨粉通过送粉系统及铺粉装置均匀铺在成形工作腔的基板上，高能激光束扫描钨粉逐层叠加成形出多孔钨骨架。