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SPS烧结Cu-Mo-WC电接触材料组织与性能研究

程新乐  
【摘要】:Cu-Mo-WC复合材料由于铜能够提供良好的电流导通,高熔点钼能抵抗热熔焊,加入的碳化物颗粒使得材料在保留了铜基体优越的导电性、导热性能的同时,还增加了材料的强度和耐高温稳定性,成为近些年来国内外研究的新型电接触材料。本文采用SPS放电等离子烧结工艺制备出不同WC含量的(Cu-Mo)-WC-0.5%LaCl3电接触材料。并对所制备的复合材料的导电率、致密度、显微硬度及微观组织进行研究,分析了WC含量对(Cu-Mo)-WC-0.5%La Cl3复合材料组织及性能的影响;利用Gleeble-1500D热-力模拟试验机对复合材料进行等温压缩试验,建立复合材料的本构方程;在UMT-2多功能摩擦磨损试验机上对材料进行摩擦磨损试验,研究WC含量对复合材料摩擦学性能的影响,并用JSM-5610LV扫描电镜观察材料磨损后的表面形貌,初步分析磨损机理;利用JF04C电接触试验机对复合材料的电接触性能进行试验,研究了其在直流阻性负载条件下的材料转移量及转移方向,并用扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的表面形貌,进一步分析材料的电弧侵蚀机理。结果表明:(1)制备出的六种复合材料组织均比较致密,致密度为87.8?94.0%,WC颗粒均匀分散在铜基体上,起到弥散强化作用。其导电率为26.1~31.6%IACS,显微硬度为95~128HV。(2)Cu-Mo-WC复合材料高温流变应力-应变曲线具有典型的动态再结晶特征,其峰值应力随着变形温度的降低或应变速率的升高而增加;计算出了热变形激活能,并建立了复合材料的高温变形本构方程。(3)在相同的工作条件下:随着WC含量的增加复合材料的磨损率有下降的趋势,摩擦系数有稍微的增加;在该试验条件下,材料的磨损机理是磨粒磨损。(4)在20A时材料不发生明显转移,阴极和阳极材料均发生一定损耗;当电流大于20A时,材料从阴极转向阳极,并且转移量随电流的增大而不断增加;电弧侵蚀后触头表面呈现气孔、熔池和凹坑等形貌特征,且电流值越大,其形貌特征越明显;接触电阻随电流的增大而减小;接触电阻和熔焊力随电流变化无明显波动。


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