表層Cr-,2-O-,3-彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著電氣化鐵路的高速發(fā)展，要求其接觸導(dǎo)線具有良好導(dǎo)電性的同時(shí)，還應(yīng)具有高的強(qiáng)度、高的抗軟化溫度和優(yōu)良的抗磨損性能。彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料因具有優(yōu)良的高強(qiáng)高導(dǎo)性能、抗磨損性能以及抗高溫軟化性能而備受關(guān)注。本文針對(duì)電滑動(dòng)的工況條件，選用Cr含量在0.4～1.1wt.[％]之間的圓柱形實(shí)體Cu-Cr合金為研究對(duì)象。首先對(duì)圓柱形實(shí)體Cu-Cr合金進(jìn)行表面內(nèi)氧化處理，使合金表層Cr原位生產(chǎn)Cr2O3顆粒；再將內(nèi)氧化處理后的表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯

2、部Cu-Cr合金銅基復(fù)合材料分別進(jìn)行固溶處理、時(shí)效處理和冷變形處理，制備出表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯部Cr析出強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)電率和硬度測(cè)試；最后對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了電滑動(dòng)磨損性能測(cè)試，研究加載電流強(qiáng)度、Cr(Cr2O3)含量以及表面內(nèi)氧化工藝對(duì)其電滑動(dòng)磨損性能的影響。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行微觀組織分析，為表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯部Cr析出強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備和在電滑動(dòng)領(lǐng)域的工程應(yīng)用提

3、供理論依據(jù)。
　　 主要結(jié)論如下：
　　 1．在1173K溫度下，采用包埋法對(duì)圓柱形實(shí)體Cu-Cr合金進(jìn)行內(nèi)氧化處理，可以制備出表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯部Cu-Cr合金銅基復(fù)合材料。合金表層的Cr原位生成Cr2O3顆粒，彌散分布在表層Cu-Cr合金基體中，而芯部仍為Cu-Cr合金；內(nèi)氧化層厚度隨著合金中Cr的初始摩爾濃度增加而減薄，隨著圓柱形實(shí)體合金直徑增加而減薄；內(nèi)氧化層硬度隨復(fù)合材料中Cr2O3含量的增加而升高，且

4、相同Cr2O3含量的復(fù)合材料其內(nèi)氧化層硬度比芯部Cu-Cr合金硬度平均高20[％]左右。
　　 2．表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯部Cu-Cr合金銅基復(fù)合材料經(jīng)固溶處理后，內(nèi)氧化層硬度得到保持，芯部Cu-Cr合金硬度略有下降；時(shí)效處理后，內(nèi)氧化層硬度依然保持不變，芯部Cu-Cr合金硬度急劇升高；冷變形處理后，內(nèi)氧化層和芯部Cu-Cr合金的硬度均明顯升高，且隨著變形量的增大而增加。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)變形量為30.6[％]時(shí)，內(nèi)氧化層和芯

5、部Cu-Cr合金硬度急劇升高，變形量大于30.6[％]時(shí)，硬度升幅減緩。表層Cr2O3彌散強(qiáng)化/芯部Cu-Cr合金銅基復(fù)合材料在固溶處理后導(dǎo)電率明顯的降低；時(shí)效處理后其導(dǎo)電率急劇升高；冷變形過(guò)程中復(fù)合材料導(dǎo)電率大致隨變形量的增加而降低，但在變形量為88.9[％]時(shí)導(dǎo)電率有明顯的升高趨勢(shì)，這有待于進(jìn)一步研究。經(jīng)773K退火后，復(fù)合材料的內(nèi)氧化層和芯部Cu-Cr合金均達(dá)到了軟化溫度，而內(nèi)氧化層硬度隨著退火溫度的繼續(xù)升高基本保持穩(wěn)定，特別是退