Verzeichnis
Kapitel 1 Übersicht über Wolframkupferstäbe
1.1 Definition und Grundkonzepte von Wolframkupferstäben
1.2 Entwicklungsgeschichte und technologische Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen
1.3 Status und Rolle von Wolfram-Kupfer-Stäben im Materialsystem
1.4 Forschungs- und Anwendungsstatus von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen im In- und Ausland
Kapitel 2 Haupttypen von Wolframkupferstäben
2.1 Klassifizierung nach Wolfram-Kupfer-Verhältnis
2.1.1 W-Cu 50/50 Wolframkupferstab
2.1.2 W-Cu 70/30 Wolframkupferstab
2.1.3 W-Cu 75/25 Wolframkupferstab
2.1.4 W-Cu 80/20 Wolframkupferstab
2.1.5 W-Cu 85/15 Wolframkupferstab
2.1.6 W-Cu 90/10 Wolframkupferstab
2.1.7 Wolfram-Kupfer-Stab mit speziellem Verhältnis
2.2 Klassifizierung nach Anwendungsgebieten
2.2.1 Wolfram-Kupfer-Stab für elektrische und elektronische Anwendungen
2.2.1.1 Hochspannungsschalter und Lichtbogenkontakte
2.2.1.2 Entladungselektrode und Zündkerzenelektrode
2.2.1.3 Halbleitergehäuse und leitfähige Steckverbinder
2.2.2 Wolframkupferstab zur Wärmeableitung und zum Wärmemanagement
2.2.2.1 Mikroelektronik und Kühlkörper für integrierte Schaltkreise
2.2.2.2 Wärmeableitungssubstrate für Laser und Hochleistungsgeräte
2.2.2.3 Kühlkomponenten für die Luft- und Raumfahrt
2.2.3 Wolfram-Kupfer-Stab für Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen
2.2.3.1 Elektromagnetische Waffen und Schutzpanzermaterialien
2.2.3.2 Elektroden und Komponenten für Hochenergiewaffen
2.2.3.3 Komponenten der Raketendüse und des Antriebssystems
2.2.4 Wolfram-Kupfer-Stab für Maschinen und Formenbau
2.2.4.1 Elektrode für die Funkenerosion (EDM)
2.2.4.2 Stanzwerkzeuge und Verschleißteile
2.2.5 Wolfram-Kupfer-Stab für medizinische und wissenschaftliche Forschungsanwendungen
2.2.5.1 Medizinische Elektroden und Spezialsonden
2.2.5.2 Experimente in der Hochenergiephysik und Anwendungen in der Nuklearindustrie
Kapitel 3 Vorbereitung und Produktionstechnologie von Wolframkupferstäben
3.1 Rohstoffaufbereitung
3.1.1 Herstellung und Qualitätsanforderungen von Wolframpulver
3.1.2 Herstellung und Eigenschaften von Elektrolytkupfer
3.1.3 Einfluss der Größe, Morphologie und Reinheit des Wolframpulvers auf den Prozess
3.2 Formgebungsprozess eines Wolfram-basierten Vorformlings
3.2.1 Pressen (Uniaxiales Pressen, Isostatisches Pressen)
3.2.2 Sinterverdichtung (Vakuum oder Wasserstoffatmosphäre)
3.2.3 Kontrolle der Porosität und Konnektivität von Vorformen
3.3 Vakuuminfiltrationsprozess
3.3.1 Grundprinzipien der Vakuuminfiltration
3.3.2 Aufbau und Funktionsprinzip des Infiltrationsofens
3.3.3 Kupferinfiltrationstemperatur, Vakuumgrad und Infiltrationsdynamik
3.3.4 Grenzflächenreaktion und Mikrostrukturentwicklung während der Infiltration
3.3.5 Gleichmäßigkeit der Infiltration und Qualitätskontrolle
3.4 Nachbearbeitung und mechanische Bearbeitung
3.4.1 Wärmebehandlung und Spannungsarmglühen
3.4.2 Präzisionsbearbeitung und Maßkontrolle
3.4.3 Oberflächenmodifizierung und Beschichtungstechnik
3.5 Erforschung neuer Prozesse
3.5.1 Nano-Wolfram-Kupfer-Preform und ultrafeine Kupferinfiltrationstechnologie
3.5.2 Kombination von Vakuuminfiltration und additiver Fertigung
3.5.3 Optimierungsprozess für hohe Gleichmäßigkeit und geringe Porosität
Kapitel 4 Physikalische und chemische Eigenschaften von Wolframkupferstäben
4.1 Grundlegende physikalische Eigenschaften von Wolframkupferstäben
4.1.1 Dichte und spezifisches Gewicht von Wolframkupferstäben
4.1.2 Schmelzpunkt und thermische Stabilität von Wolframkupferstäben
4.1.3 Wärmeausdehnungskoeffizient und Wärmeleitfähigkeit von Wolframkupferstäben
4.1.4 Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand von Wolframkupferstäben
4.2 Mechanische Eigenschaften von Wolframkupferstäben
4.2.1 Härte und Festigkeit von Wolframkupferstäben
4.2.2 Duktilität und Zähigkeit von Wolframkupferstäben
4.2.3 Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit von Wolframkupferstäben
4.3 Chemische Eigenschaften von Wolframkupferstäben
4.3.1 Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit von Wolframkupferstäben
4.3.2 Chemische Hochtemperaturstabilität von Wolframkupferstäben
4.3.3 Kompatibilität von Wolframkupferstäben mit anderen Metallen
4.4 Mikrostruktur und Organisationsmerkmale von Wolframkupferstäben
4.4.1 Kristallstruktur und Phasenzusammensetzung von Wolframkupferstäben
4.4.2 Verteilungseigenschaften der Wolfram- und Kupferphasen
4.4.3 Grenzflächenbindungsmechanismus und Mikrostrukturanalyse
4.5 China Wolfram Intelligent Manufacturing Kupfer Wolfram Rod MSDS
Kapitel 5 Hauptanwendungsgebiete von Wolframkupferstäben
5.1 Elektrik und Elektronik
5.2 Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie
5.3 Maschinen- und Formenbau
5.4 Wärmemanagement und Wärmeableitungsgeräte
5.5 Weitere Anwendungsgebiete
Kapitel 6 Produktionsausrüstung und Prozesskontrolle von Wolframkupferstäben
6.1 Pulveraufbereitungs- und Formgebungsgeräte
6.2 Vakuumsinter- und Preform-Vorbereitungsgeräte
6.3 Vakuuminfiltrationsausrüstung (Kern)
6.4 Nachbearbeitungs- und Bearbeitungsgeräte
6.5 Prüf- und Qualitätskontrollgeräte
Kapitel 7 Qualitätsprüfung und Bewertungsmethoden für Wolframkupferstäbe
7.1 Prüfung des Aussehens und der Abmessungen von Wolframkupferstäben
7.2 Prüfung der physikalischen Eigenschaften von Wolframkupferstäben
7.3 Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Wolframkupferstäben
7.4 Prüfung der chemischen Eigenschaften von Wolframkupferstäben
7.5 Mikrostruktur und Strukturanalyse von Wolframkupferstäben
7.6 Vergleich gängiger internationaler Prüfnormen und -methoden
Kapitel 8 Normen und Spezifikationen für Wolframkupferstäbe
8.1 Chinas nationale und industrielle Standards für Wolframkupferstäbe
8.2 Internationale Normen für Wolframkupferstäbe (ISO, ASTM, IEC usw.)
8.3 Amerikanische Normen für Wolframkupferstäbe (ASTM, ANSI, SAE)
8.4 Europäische Normen für Wolframkupferstäbe (EN, DIN, BS)
8.5 Japanischer Standard (JIS) für Wolframkupferstäbe
8.6 Vergleich und Anwendbarkeitsanalyse von Wolframkupferstabstandards
Kapitel 9 Leistungsoptimierung von Wolframkupferstäben
9.1 Einfluss des Legierungsverhältnisses auf die Eigenschaften
9.1.1 Wolfram-Kupfer-Verhältnis und elektrische und thermische Leitfähigkeit
9.1.2 Wolfram-Kupfer-Verhältnis und mechanische Eigenschaften
9.1.3 Wolfram-Kupfer-Verhältnis und Wärmeausdehnungskoeffizient
9.1.4 Optimierungsstrategie
9.2 Wärmebehandlung und Leistungssteigerung
9.2.1 Glühen
9.2.2 Lösungsglühen und Alterungsbehandlung
9.2.3 Heißisostatisches Pressen (HIP)
9.2.4 Hinweise
9.3 Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Eigenschaften
9.3.1 Wolframpartikelgröße und -verteilung
9.3.2 Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Eigenschaften
9.3.3 Grenzflächenbindungszustand
9.3.4 Mikrostrukturanalysetechnik
9.4 Optimierung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit
9.4.1 Verschleißfestigkeitsoptimierung
9.4.2 Optimierung der Korrosionsbeständigkeit
9.4.3 Umfassender Optimierungsfall
9.4.4 Hinweise
Kapitel 10 Leitfaden zur Auswahl und Verwendung von Wolframkupferstäben
10.1 So wählen Sie den richtigen Wolframkupferstab
10.1.1 Anwendungsszenarien und Leistungsanforderungen klären
10.1.2 Verstehen Sie die Spezifikationen und Standards von Wolframkupferstäben
10.1.3 Bewertung der Lieferantenzuverlässigkeit
10.1.4 Kundenspezifische Anforderungen
10.1.5 Kosten- und Leistungsbilanz
10.1.6 Empfehlungen zum Kaufprozess
10.2 Vorsichtsmaßnahmen bei Lagerung und Transport
10.2.1 Speicherumgebung
10.2.2 Verpackungsanforderungen
10.2.3 Vorsichtsmaßnahmen beim Transport
10.2.4 Lagerung und Transport in Sonderszenarien
10.3 Wartung und Pflege während des Gebrauchs
10.3.1 Wartung während der Verarbeitung
10.3.2 Wartung im Betrieb
10.3.3 Lagerung und Wiederverwendung
10.3.4 Wartungsaufzeichnungen
10.4 Häufige Probleme und Lösungen
10.4.1 Oberflächenoxidation
10.4.2 Lichtbogenerosion
10.4.3 Bearbeitung von Rissen
10.4.4 Verminderte Leitfähigkeit
10.4.5 Wärmeausdehnungs-Fehlanpassung
10.4.6 Lagerungsdeformation
10.4.7 Fallanalyse
Kapitel 11 Markt und Entwicklungstrend von Wolframkupferstäben
11.1 Überblick über die globale Wolfram-Kupfer-Materialien-Industriekette
11.2 Marktnachfragestruktur und Anwendungsanteilsanalyse
11.3 Zukünftige Entwicklungstrends von Wolframkupferstäben
11.3.1 Hochleistungs- und Nanotechnologie
11.3.2 Grüne Vorbereitung und nachhaltige Entwicklung
11.3.3 Neue Anwendungsrichtungen
Anhang
- Glossar
- Referenzen
Kapitel 1 Übersicht über Wolframkupferstäbe
1.1 Definition und Grundkonzepte von Wolframkupferstäben
Wolframkupferstäbe sind ein metallischer Verbundwerkstoff aus Wolfram (W) und Kupfer (Cu), wobei Wolfram typischerweise die Matrix und Kupfer die Nebenkomponente ist und der in einem speziellen Verfahren hergestellt wird. Der Kupfergehalt von Wolframkupferstäben liegt typischerweise zwischen 10 % und 50 %, wobei das genaue Verhältnis durch die Anwendungsanforderungen bestimmt wird. Dieses Material vereint den hohen Schmelzpunkt, die hohe Härte, die hohe Dichte und die Verschleißfestigkeit von Wolfram mit der hervorragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeit von Kupfer, was zu einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften führt. Aufgrund des erheblichen Unterschieds der Schmelzpunkte von Wolfram und Kupfer (der Schmelzpunkt von Wolfram liegt bei ca. 3410 °C, der von Kupfer bei ca. 1083 °C) und der Unmischbarkeit der beiden können Wolframkupferstäbe nicht durch herkömmliche Gussverfahren hergestellt werden. Stattdessen wird typischerweise pulvermetallurgische Technologie eingesetzt, die Mischen, Pressen, Sintern und Kupferinfiltration umfasst.
Zu den grundlegenden Eigenschaften von Wolframkupferstäben gehören:
Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit: Die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupfer verleiht Wolframkupferstäben eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, wodurch sie in der Elektro- und Elektronikbranche weit verbreitet sind.
Hohe Temperaturbeständigkeit: Der hohe Schmelzpunkt und die hohe Temperaturfestigkeit von Wolfram ermöglichen Wolframkupferstäben, ihre strukturelle Stabilität auch in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Insbesondere über 3000 °C verflüssigt und verdampft Kupfer, absorbiert dabei große Wärmemengen und senkt die Oberflächentemperatur des Materials. Daher werden Wolframkupferstäbe auch als „metallische Schwitzmaterialien“ bezeichnet.
Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient: Die geringe Wärmeausdehnungseigenschaft von Wolfram verleiht Wolframkupferstäben eine gute Dimensionsstabilität in Umgebungen mit hohen Temperaturen.
Hohe Härte und Verschleißfestigkeit: Die hohe Härte und Verschleißfestigkeit von Wolfram verleihen Wolframkupferstäben hervorragende mechanische Eigenschaften, wodurch sie sich für die Herstellung verschleißfester Teile und Formen eignen.
Gute Lichtbogenbrechleistung: Wolframkupferstäbe funktionieren gut in Hochspannungslichtbogenumgebungen und eignen sich zur Verwendung als elektrisches Kontaktmaterial und Elektrode.
Typische Herstellungsverfahren für Wolframkupferstäbe sind Pulvermetallurgie, heißisostatisches Pressen und Infiltration. Bei der Pulvermetallurgie werden hochreines Wolframpulver und hochreines Kupferpulver in einem bestimmten Verhältnis gemischt, gefolgt von isostatischem Pressen, Hochtemperatursintern und Kupferinfiltration. Dieses Verfahren gewährleistet eine gleichmäßige innere Struktur des Materials und optimiert gleichzeitig seine elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften.
1.2 Entwicklungsgeschichte und technologische Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen
Die Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen begann im frühen 20. Jahrhundert. Mit der steigenden Nachfrage der Industrie nach Hochleistungswerkstoffen rückten Wolfram-Kupfer-Legierungen zunehmend in den Fokus. Im Folgenden sind die wichtigsten Etappen ihrer Entwicklungsgeschichte und technologischen Entwicklung aufgeführt:
1.2.1 Frühe Erforschung (Anfang des 20. Jahrhunderts bis 1950er Jahre)
Die Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen basierte auf dem Bedarf an leistungsstarken elektrischen Kontaktmaterialien. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellte die rasante Entwicklung der Elektro- und Elektronikindustrie höhere Anforderungen an Materialien mit hoher Leitfähigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit. Da ein einzelnes Metall diese Anforderungen nicht gleichzeitig erfüllen konnte, begannen Wissenschaftler mit der Erforschung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen. Frühe Wolfram-Kupfer-Werkstoffe wurden hauptsächlich durch mechanisches Mischen von Wolfram- und Kupferpulver, gefolgt von Pressen und Sintern, hergestellt. Aufgrund von Verfahrensbeschränkungen waren die Gleichmäßigkeit und Leistungsstabilität des Materials jedoch unzureichend.
1.2.2 Reifegrad der Pulvermetallurgie-Technologie (1950er bis 1980er Jahre)
Mitte des 20. Jahrhunderts ermöglichten Fortschritte in der Pulvermetallurgie die technische Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen. Forscher optimierten das Mischungsverhältnis von Wolfram- und Kupferpulver, die Partikelgröße und den Sinterprozess und verbesserten so die elektrische Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Materials deutlich. Durch die Einführung der Kupferinfiltration wurden Dichte und Gleichmäßigkeit der Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffe weiter verbessert. In dieser Zeit wurden Wolfram-Kupfer-Werkstoffe erstmals in elektrischen Kontakten, Widerstandsschweißelektroden und Luft- und Raumfahrtkomponenten eingesetzt.
1.2.3 Einführung neuer Technologien (1980er bis 2000er Jahre)
Mit dem Fortschritt der Materialwissenschaft wurden neue Herstellungsverfahren wie Heißisostatpressen, Plasmasintern und Lasersintern in die Herstellung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen eingeführt. Diese Technologien haben die Dichte und Leistungskonsistenz der Materialien deutlich verbessert. Beispielsweise können durch Heißisostatpressen, bei dem Wolfram-Kupfer-Pulver unter hoher Temperatur und hohem Druck gepresst wird, hochdichte Wolfram-Kupfer-Stäbe hergestellt werden, die sich für hochpräzise elektronische Verpackungen und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt eignen. Darüber hinaus konnte durch den Einsatz von Nanotechnologie die Partikelgröße von Wolfram- und Kupferpulvern weiter reduziert und so die Mikrostruktur und Eigenschaften des Materials verbessert werden.
1.2.4 Moderne Technologie und vielfältige Anwendungen (2000er Jahre bis heute)
Seit dem 21. Jahrhundert befinden sich Forschung und Anwendung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen in einer neuen Phase. Mit dem Aufkommen fortschrittlicher Fertigungstechnologien (wie additiver Fertigung und Mikro-Nanofabrikation) wurde die Leistung von Wolfram-Kupfer-Stäben weiter optimiert und ihre Anwendungsgebiete erweitert. So ermöglichte beispielsweise die Einführung der 3D-Drucktechnologie die Herstellung komplex geformter Komponenten aus Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen, um den speziellen Anforderungen der Luft- und Raumfahrt- sowie der Nuklearindustrie gerecht zu werden. Darüber hinaus haben Forscher Legierungssysteme mit unterschiedlichen Wolfram-Kupfer-Verhältnissen für verschiedene Anwendungsszenarien entwickelt. Beispielsweise wird ein hoher Wolframgehalt (70–90 %) für Anwendungen verwendet, die eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern, während ein niedriger Wolframgehalt (50–70 %) für Anwendungen verwendet wird, die eine höhere elektrische Leitfähigkeit erfordern.
1.2.5 Zukünftige Entwicklungstrends
Bei der Entwicklung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen stehen künftig folgende Aspekte im Vordergrund:
Grüne Fertigung: Entwicklung energie- und umweltschonender Herstellungsverfahren wie Kaltspritztechnologie und grüne Pulvermetallurgietechnologie.
Leistungsoptimierung: Durch Dotierung mit Seltenerdelementen oder anderen Spurenelementen können die mechanischen Eigenschaften und elektrothermischen Eigenschaften von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen weiter verbessert werden.
Intelligente Anwendung: In Kombination mit intelligenter Fertigungstechnologie entwickeln wir Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffe mit adaptiven Eigenschaften, um die Anforderungen elektronischer Geräte und Energieanlagen der nächsten Generation zu erfüllen.
1.3 Status und Rolle des Wolframkupferstabs im Materialsystem
Im modernen Materialsystem nimmt der Wolframkupferstab als Hochleistungsverbundwerkstoff eine wichtige Stellung ein. Seine einzigartige Kombination von Eigenschaften macht ihn in vielen Hightech-Bereichen unverzichtbar. Zu seinen Hauptfunktionen gehören:
1.3.1 Elektrotechnik und Elektronik
Wolframkupferstäbe werden aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit und Verschleißfestigkeit häufig zur Herstellung von elektrischen Kontaktmaterialien, Widerstandsschweißelektroden und elektronischen Verpackungsmaterialien verwendet. In Hochspannungsschaltanlagen dienen Wolframkupferstäbe beispielsweise als elektrische Kontakte, die hohen Spannungen und Lichtbogenschlägen standhalten und so die Stabilität und Langlebigkeit der Geräte gewährleisten. Im Bereich der elektronischen Verpackung machen Wolframkupferstäbe aufgrund ihres niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit sie zu einem idealen Material für Wärmeableitungssubstrate in Halbleiterbauelementen.
1.3.2 Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie
Die hohe Temperaturfestigkeit und Verschleißfestigkeit von Wolframkupferstäben machen sie zu wichtigen Anwendungsgebieten in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Beispielsweise werden Wolframkupferstäbe in Flugzeugtriebwerken und Raumfahrzeugen zur Herstellung von wärmeleitenden Hochtemperaturkomponenten und verschleißfesten Teilen verwendet, die auch unter extremen Bedingungen eine stabile Leistung erbringen. Darüber hinaus eignen sich Wolframkupferstäbe aufgrund ihrer hohen Dichte für die Herstellung panzerbrechender Projektilkerne und Gegengewichtskomponenten in der Rüstungsindustrie.
1.3.3 Bearbeitung und Formenbau
Die Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit von Wolframkupferstäben machen sie zu einem idealen Material für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Stanzwerkzeugen und Druckgussformen. Beispielsweise werden Wolframkupferstäbe in Druckgussformen aus Aluminiumlegierungen als Kernstab und Düse verwendet, was die Lebensdauer der Form erheblich verlängern und die Produktqualität verbessern kann.
1.3.4 Nuklearindustrie und Energie
In Kernfusionsreaktoren werden Wolframkupferstäbe als Divertor-Kühlkörper eingesetzt, die der Hitzebelastung und dem Partikelbeschuss in Hochtemperatur- und Hochdruckumgebungen standhalten. Darüber hinaus werden Wolframkupferstäbe bei der Herstellung von Wärmerohren und Wärmeableitungskomponenten verwendet, um die Effizienz und Lebensdauer von Kernkraftwerken und Hochtemperatur-Industrieöfen zu verbessern.
1.3.5 Andere Bereiche
Wolframkupferstäbe werden auch häufig in Reibungsmaterialien (wie Bremsbelägen), chemischen Geräten (wie korrosionsbeständigen wärmeleitenden Komponenten) und medizinischen Geräten (wie Strahlenschutzkomponenten) verwendet. Seine Vielseitigkeit und hohe Leistung machen es zu einer unersetzlichen Position im Materialsystem.
1.4 Forschungs- und Anwendungsstand von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen im In- und Ausland
1.4.1 Aktueller Stand der nationalen Forschung und Anwendung
China ist das Land mit den reichsten Wolframvorkommen der Welt und verfügt über erhebliche Vorteile bei der Erforschung und Produktion von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen. In den letzten Jahren haben inländische Forschungseinrichtungen und Unternehmen wichtige Fortschritte auf dem Gebiet der Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffe erzielt:
Forschungsfortschritt: Inländische Universitäten und Forschungseinrichtungen (wie die Tsinghua-Universität, die Central South University und das Institut für Metallforschung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften) haben die Herstellung, Leistungsoptimierung und mikrostrukturelle Analyse von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen intensiv erforscht. So wurden beispielsweise durch Dotierung mit Seltenerdelementen (wie Lanthan und Cer) die mechanischen Eigenschaften und die Oxidationsbeständigkeit von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen verbessert. Darüber hinaus haben neuartige Herstellungsverfahren (wie Plasma- und Mikrowellensintern) die Dichte und Leistungsgleichmäßigkeit von Wolfram-Kupfer-Stäben deutlich verbessert.
Anwendungsstatus: Wolframkupferstäbe finden im Inland breite Anwendung in der Elektroenergie-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrt- und Maschinenbaubranche. Hochleistungs-Wolframkupferstäbe werden beispielsweise in elektrischen Kontaktmaterialien, Widerstandsschweißelektroden und Substraten für elektronische Verpackungen eingesetzt. In China wurden zudem verschiedene Wolframkupferlegierungen (wie WCu10, WCu20 und WCu30) entwickelt, um den unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.
Industrielle Vorteile: China verfügt über eine komplette Wolfram-Industriekette, vom Wolframerzabbau bis zur Wolframkupferstangenproduktion, was zu einer starken industriellen Wettbewerbsfähigkeit führt.
1.4.2 Aktueller Stand der Forschung und Anwendung im Ausland
Im Ausland wurde schon früh mit der Erforschung und Anwendung von Wolfram-Kupfer-Materialien begonnen, insbesondere in Europa, Amerika und Japan, wo die entsprechenden Technologien relativ ausgereift sind:
Forschungsfortschritt: Die USA, Japan und Deutschland sind führend bei der Herstellung und Leistungsoptimierung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen. So hat beispielsweise CBMM in den USA Hochleistungs-Wolfram-Kupfer-Stäbe für die Luft- und Raumfahrt sowie die Verteidigung entwickelt. Japan hat mithilfe von Nanotechnologie und Präzisionssinterverfahren hochdichte Wolfram-Kupfer-Werkstoffe hergestellt, die häufig in Halbleitergehäusen eingesetzt werden. Deutsche Forschungseinrichtungen konzentrieren sich auf die Anwendung von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen in der Kernfusion und entwickeln Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffe, die sich für Divertor-Kühlkörper eignen.
Anwendungsstatus: Im Ausland werden Wolframkupferstäbe vor allem in hochpräzisen elektronischen Geräten, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Anlagen der Nuklearindustrie eingesetzt. In den USA werden Wolframkupferstäbe beispielsweise zur Herstellung von Satellitenstrahlern und Raketenkomponenten verwendet, während japanische Wolframkupfermaterialien in hochwertigen elektronischen Gehäusen und Widerstandsschweißelektroden zum Einsatz kommen. In Europa werden Wolframkupferstäbe häufig als Kühlkörper in der Kernfusionsforschung, beispielsweise im ITER-Projekt, eingesetzt.
Technische Merkmale: Ausländische Unternehmen legen bei der Herstellung von Wolframkupfer-Werkstoffen zunehmend Wert auf die Herstellung hochpräziser und komplex geformter Komponenten. Beispielsweise ermöglicht der Einsatz additiver Fertigungstechnologien ausländischen Unternehmen die Herstellung von Wolframkupfer-Komponenten mit komplexen Geometrien. Darüber hinaus verfügen ausländische Unternehmen über Vorteile bei Oberflächenbehandlungstechnologien (wie Vergoldung und Vernickelung), die die Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit von Wolframkupferstäben verbessern.
1.4.3 Nationale und internationale Lücke und Zukunftsaussichten
Obwohl China bei der Produktion von Wolframkupfermaterialien und den Ressourcenvorteilen führend ist, besteht zwischen China und dem Ausland noch immer eine gewisse Lücke bei hochpräzisen Herstellungsprozessen, der Herstellung komplexer Komponenten und High-End-Anwendungen. Beispielsweise sind ausländische Länder in der Forschung und Entwicklung von nanoskaligen Wolframkupfermaterialien und der additiven Fertigungstechnologie weiter fortgeschritten. China muss künftig die Forschung in folgenden Bereichen verstärken:
High-End-Fertigungstechnologie: Entwicklung hochpräziser Fertigungstechnologien für Wolframkupferkomponenten mit komplexen Formen, wie etwa 3D-Druck und Lasersintern.
Leistungsoptimierung: Die elektrische Leitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Wolfram-Kupfer-Werkstoffen werden durch Dotierung und neue Verfahren weiter verbessert.
Internationale Zusammenarbeit: Stärkung der Zusammenarbeit mit internationalen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen und Unternehmen, Lernen von ausländischen Spitzentechnologien und Förderung der Anwendung von Wolframkupfermaterialien auf dem Weltmarkt.
MEHR LESEN: Enzyklopädie der Wolfram-Kupferstäbe
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