低應(yīng)力多碰載荷下紫銅的塑性變形及其機(jī)理研究.pdf

1、在電氣系統(tǒng)中，由于觸頭失效造成電氣系統(tǒng)工作紊亂，甚至癱瘓的情況不計(jì)其數(shù)。繼電器在實(shí)際工作中對(duì)觸點(diǎn)的碰撞并不是傳統(tǒng)意義上的碰撞，碰撞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于觸點(diǎn)材料的屈服強(qiáng)度，屬于超低應(yīng)力多碰。銅及銅合金廣泛應(yīng)用于開關(guān)觸頭，本文即探討了常用于觸頭材料的紫銅在低應(yīng)力多碰條件下的累積塑性變形的規(guī)律、影響因素及其機(jī)理，對(duì)提高其使用壽命、降低成本、提高系統(tǒng)的可靠性和安全性有著重要的意義。
　　本文利用自制多碰試驗(yàn)機(jī)，對(duì)常用于觸頭材料的紫銅進(jìn)行了低應(yīng)力多碰

2、試驗(yàn)，研究了低應(yīng)力沖擊次數(shù)對(duì)變形量的影響規(guī)律。結(jié)果表明：紫銅在低應(yīng)力多碰沖擊載荷下，紫銅的相鄰兩次沖擊次數(shù)下的變形量的差值會(huì)出現(xiàn)先減少，在沖擊次數(shù)大約為32×103時(shí)又會(huì)增加，最終在沖擊次數(shù)達(dá)到512×103時(shí)，變形量基本趨向于0，達(dá)到安定狀態(tài)；對(duì)比純銅和純鐵在低應(yīng)力多碰載荷下的塑性變形規(guī)律可以得出，在低應(yīng)力多碰載荷下，純銅和純鐵的變形規(guī)律都很明顯地符合“趨表效應(yīng)”，即變形都是從表層開始，且距表層越近變形量越大，但在同樣條件（沖擊峰值均

3、為屈服強(qiáng)度的4/5）下，純銅的變形終止層比純鐵變形終止層距表面距離遠(yuǎn)。
　　分別對(duì)10MPa、15MPa、20MPa沖擊力下的紫銅多碰前后的硬度變化分析，研究了碰撞應(yīng)力值大小對(duì)碰撞前后硬度的影響規(guī)律，結(jié)論如下：紫銅在經(jīng)過多沖碰撞試驗(yàn)之后，硬度都出現(xiàn)了不同程度的升高現(xiàn)象，這是由于試樣產(chǎn)生了硬化現(xiàn)象，且沖擊力越大硬化程度越大，但是硬化也只是在一定程度上發(fā)生，硬化現(xiàn)象在表層最明顯，由沖擊層向內(nèi)逐漸減小，同樣符合“趨表效應(yīng)”。對(duì)在20MP

4、a沖擊應(yīng)力下不同沖擊次數(shù)下的紫銅硬度變化分析得，隨沖擊次數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，從整體上來說，硬度隨沖擊次數(shù)的增加而有所增加，但在沖擊次數(shù)大約為32×103時(shí)，由于金屬的循環(huán)軟化速率大于了循環(huán)硬化速率，硬度的增加趨勢(shì)出現(xiàn)了緩和。
　　觀察各沖擊力下多碰前后的金相顯微組織，研究了不同碰撞力值大小對(duì)微觀組織的影響規(guī)律，解釋了微觀組織與力學(xué)性能之間的本質(zhì)關(guān)系。可得，隨著沖擊應(yīng)力越大，晶粒的數(shù)量越多，晶粒出現(xiàn)細(xì)化趨勢(shì)越明顯；紫銅在沖擊前后的XRD

5、衍射圖譜物相基本相同，只是晶粒尺寸發(fā)生了變化，并沒有新的物相生成，但隨著沖擊應(yīng)力越大，衍射峰的半高寬寬化，晶粒尺寸越小。對(duì)各沖擊次數(shù)下紫銅金相組織可得，金相的變化趨勢(shì)和沖擊次數(shù)也有密不可分的關(guān)系，從整體上而言，沖擊次數(shù)越多，晶粒細(xì)化的程度越大，直到試樣不再發(fā)生變形時(shí)，晶粒的尺寸與數(shù)量也趨于穩(wěn)定，不再發(fā)生較大變化，但在沖擊次數(shù)為32×103時(shí)，晶粒的細(xì)化程度也有所緩和。
　　建立了紫銅在低應(yīng)力多沖碰撞下的數(shù)學(xué)模型，初步分析了紫銅在低