在生产钨-铜复合构件过程中突出的难题在于这两种金属具备很不同 的热膨胀性能，在室温下钨的热膨胀系数为4.5×10-6K-1，而铜则为 16.6×10-6K-1。
将钨和铜混合的工艺如点焊接(Lten)、重铸(Hintergieβen)、扩散焊接 (Diffusionsschweiβen)等技术已有描述，这些操作通常在700～1300℃之间 进行，然而随着温度的降低，由于钨和铜不同热膨胀系数的原因，二者结 合面之间产生应力。应力也可发生于复合构件的使用场合，因为复合构件 在使用时常常经受热循环负荷。
复合构件的一个重要应用是在聚变反应器中的首层屏障。在聚变反应 器正常运行状态下，在首层屏障的表面可产生高达10MW/m2的能量流。 等离子的衰减时，几乎20GJ的能量在数毫秒的时间内释放。首层屏障的 发展尤其在高能量领域的应用，比如热核装置收集器、折流板和限幅器， 标志着聚变领域中的一项关键技术。
首层屏障对材料的要求各不相同，并且在一定程度上相互矛盾。除了 具备物理机械性能比如高热传导、高熔点、低蒸汽压力、抗热冲击性能和 易于制作外，另外在核聚变中还需要一些特殊性能，比如在高中子通量作 用下的反应和变性能力弱，在等离子和中性离子作用下的低腐蚀性，局部 电光弧和最强辐射与由特殊辐射产生的低温作用下的低腐蚀性。钨正具备 首层屏障所要求的低等离子温度和离子的高通量。钨具备良好的热传导 性，比如在室温下可达165W/mK。此外，高熔点、低氚吸附性、低真空 排气率等特性使钨具备了应用于首层屏障的条件。高热量和循环负荷的会 导致钨铜之间的界面断裂或剥落，热驱散障碍将会导致元件的熔解。
大量的研究已经开展，并取得了一定进展，其目的在于获得一种复合 构件，它由面向等离子的钨区和铜构成的散热器复合而成，二者界面中仅 存在着较小的复合应力。一些减少界面应力的方法取得成功，比如在钨表 面采用小立方体或圆杆，其长度或直径为数毫米，插入铜表面。这种元件 减少了在合成过程中和热循环工作中的热应力。但是该中元件仍有在热负 荷作用下钨铜断裂的潜在危险。
许多努力已经付诸于减少钨铜应力，通过钨铜之间逐渐过度的方法。美 国专利US5126106描述了一种应用铜FGM的方法。其中带有多孔的钨元 件，通过等离子喷射将铜渗入其中。
在US5988488中同样也介绍了应用等离子喷射来完成钨铜之间的过 渡。与US5126106相比较，该方法同样也采用等离子喷射使铜沉积，粉末 混合物中含有一定数量的钨和铜，在金属钨和FGM间有一层金属膜促进 二者的粘合。
在US5988488中进一步解释了出于实验的目的，一层由铜和钨混合材 料通过焊接或浇铸应用于钨铜散热器中。
可以看出US5126106和US5988488所造元件具备了更进一步的抗热 断裂性能，其不足之处在于两种方法程序复杂，由此而制作的元件价格昂 贵。另外上述方法其平瓦状结构在实际应用中受限。由于几何学上的原因， 这种由单一几何的转变显得不大可能。

本发明的目的是至少提供一种复合构件，它至少局部由钨或钨合金和 铜或铜合金构成，其具备良好的性能，尤其在抗热疲劳方面，而且费用并 不昂贵。
本发明的任务是通过各独立权利要求来实现的。
复合构件至少有两种部件组成，其中钨或钨合金部件中钨的含量不少 于90重量百分比，铜或铜合金所具备的热传导性大于250W/mK。在后面 的描述中，任何指钨当然包括钨合金的材料，钨的纯度均大于90重量百 分比，铜包括铜合金，其热传导性大于250W/mK。钨的含量小于90重量 百分比会导致热稳定性下降或热传导性下降。如铜或铜合金中的热传导性 小于等于250W/mK，热量不能及时消散，在钨和铜部件结合之前，钨部 件的结合面已经进行结构处理成型。这种结构明显提高了元件的刚度，尤 其在周期性的应力作用下。与其他同类技术能提高元件强度相比，这种构 造价格相对低廉。通过周期性的负荷实验测试，可以得出由这项发明在聚 变反应器的首层屏障使用中，极大的提高了其使用寿命，这个发明解决了 多年来存在的一个难题。
构造学中大体钨表面的面积比增大需要解释，这种结构可以通过适当 的电子束照射法来完成。在本例中需要进一步说明的是电子束尤其合适。 电子束通过操纵产生周期性的隆起和凹陷，如果凹陷的深度和隆起的高度 在10um至2mm之间，其具备了所需要的特性，尤其隆起和凹陷的形状为 圆锥形。如果所有的凹陷和隆起具备大致一致的直径、高度和间距，至少 10％的结合面已经成型。
构件也可以通过机械技术来完成。由于钨本身固有的易碎性，易于磨 造的外形尤其适合，在金字塔状的隆起中同样存在。满意的结果需要铣削 变形，其特性体现在隆起和凹陷具有大致相同的直径、深度和间距，至少 10％的结合面已经成型。
此外需要强调的合适技术工艺是粉末冶金术，粉末中含有至少90％的 钨，并且其微粒尺度(Fisher)0.5um至10um紧密结合利用距阵锻压，压 力在100MPa至600MPa之间。冲压机使其表面成型。这种半成品在低压 力或真空中从1400℃到2700℃烧结。细粉采用低温，粗粉则采用高温。 所需要的烧结温度可在相应的Ashby图谱中查找。
理想的钨材料包括单晶钨、纯钨、硅酸铝钾钨(AKS-W)、超纯度钨 (UHP-W)、纤晶钨、非晶形钨、氧化扩散强化钨(ODS-W)、钨铼合金、ODS 钨铼和碳化物、氮化物和硼化物等组成的合金来增加其强度。这些化合物 与钨的构成体积比为0.05％至1％，钨和1％三氧化二镧(重量百分比)复合 构件的性能尤其突出，其中一部分钨或钨合金的表面是有利的。
已经证明铜或铜合金与钨或钨合金在合成时假如无氧高传导性铜 (OFHC-Cu)是有益的。为了增加钨铜之间的湿度，应用金属元件或合金 比如在钨表面进行涂层，其可以溶解于钨，同时也能溶解于铜，或与二者 进行反应。铁类元素或合金比如镍正适合此种需求。
通过焊接也可以达到结合要求，在这种情况下一件成型的钨与一件成 型或未成型的铜进行焊接，通过焊接使构件中的凹陷处填平。
扩散焊接也是更合适的结合方法，其通过热均衡冲压来实现。在这种 情况下，一件成型的钨元件置于容器中(比如钢制)与非定型的铜元件通 过在100至250MPa热均衡冲压，在相应铜的固相线下50℃至300℃。在 这种情况下，铜注入构件中的凹陷部分，并完全填充。
通过这种方法合成的元件具有良好的可操作性，尤其在周期性负荷应 力作用下。由其所生产的元件特别适用于聚变反应器的首层屏障(比如折 流板、缓冲板)。为了提高首层屏障的强度和刚性，一种强度大于300MPa 的金属加入铜中。这些可以增加强度的金属复合物如Cu-Cr-Zr、ODS铜和 奥氏体钢。适当的合成工艺根据不同的材料改变。铜铜或铜钢组合适宜焊 接或压焊，比如通过热均衡冲压。对铜铜组合还可采用熔焊法，如电子束 焊接。
附图说明
本发明可以通过进一步的实施例来加以说明。
图1为扫描电镜观察下通过电子束进行结构处理而成的钨部件。

实施例1：
钨件，尺寸为25×40×10mm，通过磨削形成的结合面积为25×40mm， 在制作过程中，钨表面有金字塔状的突起。每个金字塔的底边长0.8mm， 其高度为1mm，而金字塔顶为边长0.2mm的正方形。每个金字塔周围有 0.2mm的空隙。所获得的部件接着与铜元件重铸，将体积为 25×40×5mmOFHC-铜板在真空状态下加热至其熔点以上，在其液相状态下 保留数分钟，加热炉冷却。如此获得含有钨和OFHC-铜的复合构件产生。 这个元件的体积为24.5×39.5×12.5mm，(其中钨的厚度为9.5mm，OFHC 铜的厚度为3mm)，随后被装配如体积为39.5×73.5×30mm的Cu-Cr-Zr中， 面积39.5×73.5mm代表复合构件和Cu-Cr-Zr的接触面积。在此装配中，复 合构件与Cu-Cr-Zr复合体在钢制容器内焊接，并抽气、密封。然后进入 HIP程序中900℃/1000杆。完毕后，钢制容器被机械移走，加热后 (1/2h，970℃)通过气淬火快速冷却，冷却速度大于1℃/S，在475℃贮存3 小时使得Cu-Cr-Zr的硬度增加。
通过此种方法合成的复合构件在首层屏障中具有良好的散热能力。
实施例2：
钨-1％三氧化二镧复合构件，尺寸为25×40×10mm，结合面积为 25×40mm，其通过电子束来铸成。以该法在钨表面所形成的突起和凹陷如 图1所表示。为了生产复合构件中的铜部件，将已进行结构处理的钨-1％ 三氧化二镧部件和铜件共同铸造，为此体积为25×40×5mm的OFHC铜板 在真空下加热至铜的熔点以上，当到达液态时保持数分钟，然后逐渐冷却。 通过这种方式复合构件被制成(其体积为24.5×39.5×12.5mm，1％的三氧 化二镧厚度为9.5mm，OFHC铜的厚度为3mm)。首层屏障同例1被制成。
实施例3：
钨制元件，尺寸为35×50×15mm，在其表面(35×50mm)距阵冲压而 成，为此，使用粒经为4.5um的纯钨粉，在半成品的表面，规则金字塔形 状其高和边长均为1mm被冲压成型。在300MPa压力作用下，其相对密 度达到65％，然后在氢气存在的情况下2400℃烧结，其相对密度达到95％。 随后25×40×5mm的体积获得(接合面：25×40mm).如此获得的部件与体 积为25×40×5mm的OFHC铜板重铸，在真空状态下加热到铜的熔点以 上，到达液态时保持数分钟，冷却，复合构件由此制成。首层屏障同例1 被制成。