Ag-15Cu-10Pd-2X（Ni、In、Sn）合金的组织与性能研究

发布时间：2020-08-28 14:58

　　银基电接触材料要求具有高的硬度、强度及低的电阻,具有良好的抗硫化性。目前研究出Ag-Cu-Ni合金克服了Ag-Cu、Ag-Ni合金的缺点,但其硬度、强度有待提高且抗硫化性能差。本文以Ag-20Cu-2Ni合金为对比材料,设计了新的Ag-15Cu-10Pd-2Ni合金,再用In、Sn代替Ni得到Ag-15Cu-10Pd-2In、Ag-15Cu-10Pd-2Sn合金,通过加入Pd和In、Sn来提高合金的硬度、强度,改善合金的抗硫化性能,期望能够为Ag-15Cu-10Pd-2X(Ni、In、Sn)合金的开发和应用提供一定的理论基础。本文通过高真空感应熔炼制备了Ag-20Cu-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-2Ni、Ag-15Cu-I0Pd-2In、Ag-15Cu-10Pd-2Sn四种合金。利用SEM、显微硬度计、电阻测试仪、EPMA、XRD、DSC等分析研究了合金的组织、硬度、电阻率、抗拉强度、延伸率、断口形貌及抗硫化性能。取得如下研究结果:1.四种合金铸态组织均由多相组成,在Ag-20Cu-2Ni合金中有灰色的富Ag相、深灰色的富Cu相及黑色的Ni聚集相,在Ag-15Cu-10Pd-2Ni合金中存在灰色的含少量Pd的富Ag相、深灰色的Cu-Pd-Ni相及黑色的Ni聚集相,在Ag-15Cu-10Pd-2In合金中存在灰色的含微量Pd的富Ag相、深灰色的Cu-Pd-Ag相,在Ag-15Cu-I0Pd-2Sn合金中存在灰色的富Ag相、深灰色的Cu-Ag-Pd相、Pd-Sn相及黑色的Cu-Ag相。2.经轧制和拉制加工后,合金的组织总体呈现拉拔后的纤维状的组织,呈现灰色和深灰色两种层状相间的组织特征。经XRD及EPMA分析可知,灰色相均为富Ag相,深灰色为富Cu相,Ni元素主要富集于富Cu相中,In、Sn元素主要与Pd元素富集。在Ag-15Cu-10Pd-2In合金中出现了小颗粒状In3Pd2相,在Ag-15Cu-10Pd-2Sn合金中出现了大颗粒状及小颗粒状Pd2Sn相。3.合金经轧制加工后硬化效果明显,将Ag-20Cu-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-21n、Ag-15Cu-10Pd-2Sn四种合金冷轧到变形量达到95%时,合金的硬度值明显提高,分别达到167HV、197HV、211HV、203HV,比初始值分别提升了 135%、107%、70%、61%。拉制变形量达到95.4%的合金的抗拉强度分别达到660.842 MPa、793.187 MPa、800.346 MPa、796.295 MPa,其对应的延伸率分别为1.24%、2.74%、1.48%、1.57%。在加入Pd元素调整成分后合金的硬度、强度均有明显的提升。4.将合金分别在不同温度(250℃、350℃、450℃、550℃、650℃)退火处理1h后,随着温度的升高,合金回复再结晶,晶粒长大,合金硬度及强度均在下降,电阻率先下降后缓慢升高,延伸率增加。550℃退火后Ag-20Cu-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-2In、Ag-15Cu-10Pd-2Sn 合金的抗拉强度分别达到了 299.515 MPa、399.965 MPa、422.038 MPa、408.682 MPa,比不加钯的合金分别增加了33.54%、40.91%、36.45%。延伸率分别为22.05%、21.16%、16.68%、12.82%。合金经拉伸断裂后,观察断口均为韧性断裂。5.Ag-15Cu-10Pd-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-2In、Ag-15Cu-10Pd-2Sn三种合金的抗硫化性能均优于Ag-20Cu-2Ni合金。6.Ag-15Cu-10Pd-2Ni、Ag-15Cu-10Pd-21n、Ag-15Cu-10Pd-2Sn三种合金中Ag-15Cu-10Pd-2In合金硬度、强度最高,而且电阻率最低,抗硫化性能也优异,是三种合金体系中综合性能最好的。
【学位单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.32;TG335
【部分图文】：

二元相图,二元相图,电阻温度系数,导热系数

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二元相图,二元相图

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二元相图,二元相图,三元合金,二元合金

在银中加入铜和钯都可以对银进行强化，在银铜钯三元合金中，在低温区，铜逡逑钯二元合金中形成的有序相扩展到三元合金中，出现了以Ｃｕ３Ｐｄ和ＣｕＰｄ为基的有逡逑序相。此三元合金在一定的成分比例内会有时效作用［２８；５（）－５４］。如图１．４为Ｃｕ－Ｐｄ合逡逑金相图，在Ｃｕ－Ｐｄ二元合金中，在化合物化学计量组成区存在有序化转变过程，化逡逑合物Ｃｕ３Ｐｄ在５０８°Ｃ下生成ａ’相、ａ’（１）和ａ’（２）相，化合物ＣｕＰｄ在约５９８°Ｃ逡逑生成Ｐ相［１８］。Ｃｕ－Ｐｄ体系相的晶体结构如下表１．４所示。逡逑Ｐｄ邋含量／°／0（ｗｔ）逡逑０邋１０邋２０邋３０邋４０邋５０邋６０逦７０逦８０逦９０逦１００逡逑ｔ／°ｃ「￣ｐ——ｎ－ｊ－ｎ—ｎ—ｎ逦ｎ＾＾＾ｊｉ５５５°ｃ逡逑ｉ４0ｏ逦逦－逡逑１２00逦逡逑１０８４．８ｒｃ邋＾＝＝４＝＝＾－＾逦５５０｜邋Ｉ３邋ｒ￣＾逡逑１０００邋逦（Ｃｕ，Ｐｄ）——逦—逡逑５００？Ｔ￣＞、４９５Ｘ：逡逑８００邋逦邋＼＾Ｖ？４．７５邋Ｃ邋—逡逑５９８°Ｃ邋４５０．逦＼＼逡逑６００邋—５０８＾－？；（２）＾＾°邋＾Ｖ（ｌＫＮａｆ２）－逡逑＼？逦＇逦＇逦＼邋Ｐｄ邋含量／％（ａｔ）逡逑２００邋逦ａ＂（ｌ）逦逦｜邋ｉ逦——逡逑１１邋

【参考文献】