Mo-Cu-Al2O3電接觸材料的研究.pdf

1、Mo/Cu-Al2O3復合材料綜合了 Cu高導電、高導熱、優(yōu)良的延展性及 Mo高強度、高硬度、低膨脹系數等特征，廣泛應用于開關電觸頭、點焊電極、電子封裝材料及熱沉材料等器件。近年來，Mo/Cu-Al2O3復合材料作為真空開關電觸頭材料的研究和應用日益受到人們的關注，其所擁有的優(yōu)良綜合性能及其成本廉價，成為最具發(fā)展?jié)撡|和使用前途的新型功能材料之一。
　　本文利用真空熱壓-內氧化燒結制備了不同鉬含量的鉬銅復合材料，探討了其制備工藝及成

2、品的基本性能，重點研究了Mo/Cu-Al2O3復合材料的熱壓縮變形行為，計算出材料的流變應力方程，基于動態(tài)材料模型(Dynamic Materials Model, DMM)繪制了復合材料的熱加工圖，為鉬銅復合材料的實際熱加工工藝的制定提供理論基礎。同時，在載流條件下，對不同電流及載荷下Mo/Cu-Al2O3復合材料的摩擦磨損行為進行試驗，并觀察和分析了復合材料的磨損形貌，對其磨損機理進行了討論和分析。
　　本文所研究的 Mo/C

3、u-Al2O3復合材料，其制備燒結溫度為950℃，壓力為30MPa，真空度為1.5×10-2Pa，保溫時間為2h。真空熱壓-內氧化燒結制備的10％Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復合材料組織均勻，致密度較高。本文對不同鉬含量的鉬銅復合材料的致密度、顯微硬度、導電率及顯微組織進行了測試及觀察，分析了Mo含量對Mo/Cu-Al2O3復合材料組織及性能的影響，并探討了復合材料燒結致密化過程。結

4、果表明：Mo/Cu-Al2O3復合材料的制備過程中，其致密化途徑主要以顆粒重排、塑性變形及滑移為主。鉬顆粒的加入增加了復合材料整體的強度，內氧化生成的 Al2O3顆粒彌散強化了銅基體，兩者共同提高了復合材料的整體性能。10%Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復合材料的致密度、顯微硬度及導電率分別為：98.2%、99.3%、96.9%，120HV、140HV、154HV，48.8%IACS、

5、46.1%IACS、43.9%IACS。
　　利用 Gleeble-1500D熱模擬實驗機對三種鉬銅復合材料進行單向熱壓縮試驗，本文研究了10%Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復合材料的流變應力-應變曲線，結果表明：Mo/Cu-Al2O3復合材料在熱變形過程中主要以發(fā)生動態(tài)再結晶為主；應變速率和溫度是影響動態(tài)再結晶的重要因素。鉬的加入有利于再結晶核心在其表面的形成，同時也降低了材料

6、的動態(tài)再結晶溫度。根據流變應力、變形溫度及應變速率的本構關系，求出了三種復合材料的本構方程，繪制出材料的DMM熱加工圖，并結合微觀組織對復合材料進行了分析，進而得出了鉬銅復合材料的最優(yōu)熱加工工藝。
　　在 HST-100載流高速摩擦磨損試驗機上對三種鉬銅復合材料進行了摩擦磨損試驗，并觀察與分析了材料表面磨損形貌及次表面的顯微組織。結果表明：Mo/Cu-Al2O3復合材料的摩擦系數及磨損率均隨著電流和載荷的增加而增大；大電流下的磨損