Cu-W-TiC电接触材料组织及性能研究

发布时间：2017-08-19 09:10

  本文关键词：Cu-W-TiC电接触材料组织及性能研究

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【摘要】：钨铜复合材料综合了铜和钨的各自优点,如高的导电导热性、高的高温强度、较高的硬度、低的热膨胀系数、良好的抗电蚀性和塑性等,广泛应用在航天、电子、机械、电器等工业领域。Ti C具有高的熔点和硬度,好的热稳定性。根据以往研究显示,Ti C弥散颗粒的加入可以有效改善钨的低温脆性和提高再结晶温度。本实验通过加入不同质量分数的Ti C,意图改善传统钨铜复合材料的综合性能。传统钨铜复合材料的制备方法有混粉烧结法、注射成型、机械合金法、烧结钨骨架熔渗法等。但这些方法工艺较难控制,难以制得高致密度的复合材料。本文采用粉末放电等离子体烧结工艺,在烧结温度900°C、压力30MPa、升温速度100℃/min、保温时间10min的条件下,制备出四种(Cu/50W)-Ti C复合材料。对不同Ti C含量的(Cu/50W)-Ti C复合材料的致密度、导电率、硬度及显微组织分别进行了测试与观察,并分析了Ti C含量对(Cu/50W)-Ti C复合材料组织及性能的影响。结果表明:(Cu/50W)-Ti C复合材料的致密度均大于95.0%,硬度及导电率分别为79~113HV0.2和43.2%?66.5%IACS。采用QG-700型气氛高温摩擦磨损试验机上进行磨损实验,初步分析了复合材料的磨损机理。(Cu/50W)-Ti C复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损。采用Gleeble-1500D数控动态热?力学模拟试验机对(Cu/50W)-Ti C复合材料进行轴向单次等温压缩试验,研究测试了(Cu/50W)-Ti C复合材料的真实应力?应变曲线和热变形行为。结果表明:(Cu/50W)-Ti C复合材料在热变形过程中以发生动态再结晶为主,应变速率和变形温度是影响动态再结晶的重要因素。根据真实应力、变形温度及应变速率之间的关系,建立了(Cu/50W)-Ti C复合材料的热变形本构方程。采用JF04C型触点材料测试系统进行触点接触闭合断开试验,对比研究了两种复合材料的熔焊力、接触电阻等电接触性能及其变化规律。结果表明:在本实验条件下,(Cu/50W)-3%Ti C和Cu/50W两种复合材料触头的材料转移均随着电流的增大而增大,且材料的转移方向均从阳极向阴极转移,其转移机制均以液桥转移为主,同时伴有电弧转移;两种复合材料的熔焊力都随电流的增大而增大,且均随操作次数的增加呈上升趋势;两种复合材料的接触电阻随闭合断开次数的变化较为平稳,且随着电流的增加,均呈下降趋势;试验条件下,添加质量分数为3%Ti C对(Cu/50W)-3%Ti C复合材料的电接触性能影响较小。
【关键词】：粉末冶金 放电等离子烧结 Cu-W-TiC复合材料 磨损机理 热变形 电接触
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM501.3;TB33
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 前言9-10
• 1.2 国内外研究及发展现状10-12
• 1.3 钨铜复合材料的制备工艺的发展12-15
• 1.3.1 烧结钨骨架熔渗法12
• 1.3.2 高温液相烧结法12
• 1.3.3 活化液相烧结法12-13
• 1.3.4 机械合金法13
• 1.3.5 粉末冶金法13-15
• 1.4 课题来源、研究目的和研究内容15-17
• 第2章 试验材料与方法17-21
• 2.1 试验材料17
• 2.2 试验方法17-18
• 2.2.1 试验原理17-18
• 2.2.2 试验流程18
• 2.3 性能测试和微观组织分析18-21
• 2.3.1 密度的测试18-19
• 2.3.2 电导率测试19
• 2.3.3 显微硬度的测试19
• 2.3.4 显微组织观察及分析19-21
• 第3章 (Cu/50W)-TiC复合材料制备工艺及性能研究21-29
• 3.1 引言21-22
• 3.1.1 SPS烧结工艺的优化21-22
• 3.2 试验结果与分析22-27
• 3.2.1 (Cu/50W)-TiC复合材料烧结态显微组织观察22-24
• 3.2.2 TiC含量对复合材料致密度的影响24-25
• 3.2.3 TiC含量对复合材料导电率的影响25-26
• 3.2.4 TiC含量对复合材料硬度的影响26-27
• 3.3 小结27-29
• 第4章 (Cu/50W)-TiC复合材料耐磨性的研究29-35
• 4.1 引言29
• 4.2 试验方法29-30
• 4.3 (Cu/50W)-TiC复合材料的摩擦磨损实验结果与分析30-33
• 4.3.1 磨损后的质量损失30
• 4.3.2 磨损后的显微组织观察30-31
• 4.3.3 复合材料的摩擦因数31-33
• 4.4 小结33-35
• 第5章 (Cu/50W)-TiC复合材料的热变形行为35-47
• 5.1 引言35
• 5.2 试验方法35-36
• 5.3 复合材料的真实应力-应变曲线36-38
• 5.4 热变形激活能和流变应力方程的建立38-43
• 5.4.1 热变形激活能公式的推导38-39
• 5.4.2 流变应力方程的建立39-43
• 5.5 热变形后显微组织的观察43-44
• 5.6 小结44-47
• 第6章 (Cu/50W)-TiC复合材料电接触特性的研究47-55
• 6.1 引言47
• 6.2 试验方法47-48
• 6.3 不同电流下复合材料的转移和损耗48
• 6.4 电弧侵蚀表面形貌48-49
• 6.5 电流强度对熔焊力的影响49-51
• 6.6 电流强度对接触电阻的影响51-53
• 6.7 小结53-55
• 第7章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间的研究成果61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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1 赵瑞龙;钨铜复合材料的制备及热变形行为和加工图研究[D];河南科技大学;2011年

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本文编号：699849