TiB2/Cu复合材料的电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备TiB₂质量分数为1wt%~5wt%的TiB₂/Cu复合材料,测试其导电率和硬度。当TiB₂质量分数由0增至5wt%时,复合材料的导电率由96.9%（International Annealed Copper Standard,IACS）降至65.1%（IACS）,布氏硬度由42.8增至65.2。对所制备的不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料在直流24 V、不同电流条件下进行电接触实验,探究TiB₂添加量和电流对TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,TiB₂/Cu复合材料的平均燃弧时间、平均燃弧能量和材料损耗量随着电流的增加而增加,TiB₂/Cu复合材料的阴极损耗量高于阳极,整体上TiB₂/Cu复合材料由阴极向阳极转移。在24 V和25 A条件下,不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料的燃弧时间和燃弧能量随操作次数增加不断波动,整体上呈逐渐增加的趋势,3wt% TiB₂/Cu复合材料的稳定性最高,平均燃弧时间和燃弧能量最低。随着TiB₂质量分数的增加,TiB₂/Cu复合材料损耗量降低,表面蚀坑变浅。     

电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副摩擦磨损性能的影响

根据列车受电弓系统的实际工况条件,在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上研究了Al2O3弥散强化铜合金销试样和黄铜（H62）盘试样摩擦副在载流条件下的滑动摩擦磨损性能,试验条件为速度20m/s、载荷0.63MPa、电流25-75A。试验结果表明,电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副的滑动干摩擦行为具有显著影响。随电流的增加,销试样的磨损率增加,摩擦因数增大,试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损。     

纯铜组元对Al2O3弥散强化铜变形性能的影响

为改善Al₂O₃弥散强化铜的变形性能，通过向弥散强化铜中加入软质相纯铜组元，研究纯铜组元对弥散强化铜烧结坯变形性能的影响。对弥散铜烧结坯进行热压缩变形实验，获得了其不同热变形条件下的真应力应变曲线，建立了基于双曲正弦本构关系Arrhenius流变应力模型的本构方程，并计算获得热激活能值Q与应变速率敏感系数值m;对热挤压试样，进行室温性能检测和微观组织表征。结果表明：加入纯铜组元后，弥散铜烧结坯应力应变曲线峰值应力下降，曲线走势波动减弱，变形试样缺陷减少，热激活能Q降低，变形难度下降。应变速率较低时，纯铜组元的加入使得m值增加，弥散强化铜的塑性变好；应变速率较高时，纯铜组元的加入加剧基体软硬相不协调变形，m值降低，塑性变差。纯铜组元的加入使热挤压弥散铜的强化相浓度降低，硬度下降，导电率提升，晶粒变大。     

真空熔铸法制备ZL101A合金工艺及性能研究

针对目前支架、机构箱等汽车用关键零部件采用传统大气条件下熔炼+砂型重力浇注工艺制备的铸件普遍存在铸造缺陷多、综合性能较差等问题,在真空中频感应炉中采用石墨坩埚熔炼+气体保护浇注+金属型凝固工艺制备了ZL101A合金铸锭,分别测试了铸态和经535℃×8 h固溶+180℃×3 h、5h、7h不同时效工艺T6热处理后合金的力学性能,观察了合金微观组织,并同传统大气熔铸工艺制备的合金性能和微观组织进行了对比.结果表明:采用真空熔铸法制备的合金铸态条件下硬度为HB68.5,抗拉强度和伸长率分别为178MPa和4.7％,较之大气熔铸工艺制备的合金硬度提高了2.1％,抗拉强度和伸长率分别提高了9.2％和14.6％;经535℃×8 h固溶+180℃×3 h时效处理后,硬度达到HB117,抗拉强度和伸长率分别达到329MPa和8.5％;铸态合金中初生相α-Al比例较高,共晶相含量较低,Si主要以灰色骨骼状分布在共晶相中.在试验条件下,该工艺制备的合金综合性能优良.     

不同TiB2颗粒粒径的TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料,研究了3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB₂颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为。结果表明:3wt% TiB₂/Cu复合材料致密度和硬度随TiB₂颗粒粒径的增大而略有降低;TiB₂颗粒粒径越小,TiB₂/Cu复合材料的综合性能越好。随着TiB₂颗粒粒径的增大,3wt% TiB₂/Cu复合材料耐蚀稳定性降低,3wt% TiB₂/Cu阴极材料的损耗量明显增加;当TiB₂颗粒粒径为10 μm时,3wt% TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能最佳。电弧蚀形貌观察表明:不同TiB₂颗粒粒径的3wt% TiB₂/Cu复合材料经电弧侵蚀后,3wt% TiB₂/Cu复合材料均由阴极向阳极发生转移;随着TiB₂颗粒粒径的增大,阴极质量损耗逐渐增加,触头表面电弧侵蚀面积增加;而在Cu基体中引入较小的TiB₂颗粒,有利于减弱电接触实验过程中TiB₂/Cu复合材料的喷溅现象。      

多粒径TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

采用粉末冶金工艺制备了不同配比的多粒径(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂/Cu复合材料。通过JF04C触点材料测试系统对多粒径TiB₂/Cu复合材料进行耐电弧侵蚀性能试验,研究(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比分别为1∶1∶1、1∶1∶3、1∶3∶1、3∶1∶1时,TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能及电弧侵蚀形貌变化规律,探究多粒径配比对TiB₂/Cu复合材料表层耐电弧侵蚀行为的影响。结果表明:当(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比为1∶1∶1时,TiB₂/Cu复合材料相对密度和导电率最高,分别为99.1%和87.1%IACS。当(2 μm+10 μm+50 μm) TiB₂颗粒质量比为1∶1∶1和1∶3∶1时,TiB₂/Cu复合材料的组织均匀性较好,电弧侵蚀后材料损失相同,材料转移量最少。其中,质量比为1∶3∶1时,TiB₂/Cu复合材料平均燃弧能量最低,且燃弧时间和燃弧能量最稳定。研究表明,这与复合材料的综合物理性能密切相关。在颗粒增强Cu基复合材料设计过程中,引入合适配比的多粒径TiB₂颗粒有助于提高TiB₂/Cu复合材料的密度、导电率等综合物理性能。电弧侵蚀过程中,不同粒径的TiB₂颗粒相互协同作用,有助于提高TiB₂/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能和服役稳定性。      

SPS法制备Al2O3/Cu复合材料研究

将纳米级A12O3以体积分数为1％的配比与微米级Cu粉混合均匀后,采用放电等离子烧结(SPS)法,分别在750、800和850℃进行烧结制备复合材料;将同样的混合粉末采用冷压烧结制备复合材料作为对比.分别测试材料的密度、硬度、导电率,并进行SEM扫描电镜分析.结果表明:在所选择试验参数下,烧结温度为800℃ SPS烧结试样具有最高的相对密度,达到99.17％,硬度与导电率也最高;与冷压烧结制备的材料相比,SPS法制备的试样硬度和导电率更高;SPS烧结试样晶粒均匀细小,并出现了孪晶.     

在铜镁合金表面制备MgO/Cu复合材料内氧化层的组织和性能

采用内氧化法在铜镁合金表面制备了MgO/Cu复合材料内氧化层,研究了内氧化时间对内氧化层厚度、硬度、导电率的影响以及内氧化层的组织,并分析了铜镁合金的内氧化热力学。结果表明:随着内氧化时间延长,内氧化层的厚度和导电率均逐渐增加,硬度则先升后降;当内氧化时间为10h时,内氧化层的性能最佳,导电率为75.9%IACS,硬度为123.3HV;铜镁合金经内氧化后,固溶在铜基体内的镁以MgO的形式析出形成内氧化层,MgO颗粒弥散分布是内氧化层综合性能大幅提高的根本原因;铜镁合金内氧化热力学的临界氧分压,介于10-31 419/T+5.66和10-17 611/T+12.91之间。     

载流摩擦用铜基复合材料的研究现状及展望

随着航空航天、轨道交通、武器装备等领域的发展,载流摩擦副服役环境日益苛刻,损伤失效行为愈发复杂,对载流摩擦副材料的服役性能需求不断提高,要求材料兼具高强、高导、高耐磨、抗电蚀和抗高温软化等综合性能.铜基复合材料通过在铜基体中引入不同种类、形貌、尺寸的增强相,调控增强相含量、配比等物理特征参量和空间配置模式,各组分之间取长补短、协同作用,在保持铜基体优异传导性能的同时,实现高温性能和耐磨性能的突破,是载流摩擦副的理想材料.本文综述了载流摩擦损伤行为特征及对材料性能的要求,在此基础上,按增强相分类,阐述了铜基复合材料在载流摩擦学性能研究方面的研究进展,分析了不同增强相对其载流摩擦学性能的影响机理,最后对载流摩擦用铜基复合材料未来的研究进行了展望.     

纤维涂层对Cf-Al2O3/Cu复合材料微观组织和性能的影响

为了改善增强相在Cf-Al2O3/Cu复合材料中的分布和结合,分别采用溶胶凝胶法和化学镀法对碳纤维(Cf)表面进行了镀TiO2和Cu涂层处理,并采用粉末冶金法结合内氧化工艺制备Cf-Al2O3/Cu复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜、布氏硬度计和导电率测试等研究了纤维涂层对Cf-Al2O3/Cu复合材料组织和性能的影响.结果 表明:Cf和Al2O3的添加提高了复合材料的硬度,但是致密度和导电率相对于纯铜有所下降.Cf表面涂层处理保护了粉末冶金过程中Cf的结构完整性,有利于Cf在铜基体中的均匀分布,所制备的复合材料的致密度和导电率相对于无涂层状态明显提高.其中,纤维表面化学镀Cu涂层厚度均匀且连续性较好,其制备的复合材料导电率达到80 ％IACS,相比于未处理的Cf-Al2O3/Cu复合材料提高了11.9％.