WC-Cu-Al2O3觸頭材料的組織與性能的研究.pdf

1、彌散銅-WC復(fù)合材料是一種銅基顆粒增強(qiáng)材料，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、高溫硬度好、高溫強(qiáng)度高等性能，在電接觸材料、電阻焊電極、IC引線(xiàn)框架等方面有廣闊的應(yīng)用前景。目前，關(guān)于同時(shí)引入Al2O3和WC兩種增強(qiáng)顆粒作為增強(qiáng)相的制備工藝和性能等研究報(bào)道較少。
　　本文采用真空熱壓燒結(jié)-內(nèi)氧化工藝成功制備了 Al2O3/Cu、Al2O3/Cu-10vol％WC和 Al2O3/Cu-20vol%WC三種復(fù)合材料。研究了上述復(fù)合材料的導(dǎo)電率、顯

2、微硬度和顯微組織，考察了 WC含量對(duì)彌散銅-WC復(fù)合材料組織和性能的影響；采用熱模擬試驗(yàn)機(jī)研究了復(fù)合材料等溫壓縮熱變形行為，在此基礎(chǔ)上建立了復(fù)合材料的本構(gòu)方程，并利用動(dòng)態(tài)材料模型構(gòu)建復(fù)合材料熱加工圖；在載流銷(xiāo)-盤(pán)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了載流摩擦磨損試驗(yàn)，并利用掃描電鏡（SEM）和能譜儀（EDS）分別對(duì)銷(xiāo)試樣磨擦表面及摩擦表面縱切面形貌和微區(qū)化學(xué)成分進(jìn)行了分析，以探討電流和載荷對(duì)摩擦學(xué)性能的影響及磨損機(jī)理。
　　結(jié)果表明：1）三種燒

3、結(jié)態(tài)復(fù)合材料的相對(duì)密度高達(dá)95%以上，其導(dǎo)電率分別為：49.1%IACS、47.8%IACS和41.3%IACS，其導(dǎo)電率隨著 WC含量的增加而下降；顯微硬度分別為：139HV、154HV和189HV，其顯微硬度隨著 WC含量的增加而升高。2）根據(jù)三種復(fù)合材料的高溫變形時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，可知其軟化機(jī)制以動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主，采用包含應(yīng)力σ雙曲正弦形式描述了其熱激活行為，求出其熱激活能，建立了相應(yīng)的本構(gòu)方程。根據(jù)材料動(dòng)態(tài)模型，計(jì)算并

4、建立了復(fù)合材料的熱加工圖，據(jù)此確定了熱變形的流變失穩(wěn)區(qū)及熱變形過(guò)程的最佳工藝參數(shù)。3）三種復(fù)合材料在載荷一定的情況下磨損率和摩擦系數(shù)都隨著電流強(qiáng)度的增大而增大；電流強(qiáng)度一定時(shí)，磨損率和摩擦系數(shù)隨著載荷的增大而增大；在電流和載荷一定時(shí)，復(fù)合材料的磨損率和摩擦系數(shù)隨著 WC含量的增加而減??；在載流的情況下，在摩擦熱、接觸電阻熱和電弧熱的共同作用下，基體出現(xiàn)了部分的熔化或氣化，使 WC顆粒裸露在外邊；在載流的條件下銷(xiāo)試樣的磨損形式主要是粘著磨