表層Cr-,2-O-,3-彌散強化銅基復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，要求其接觸導線具有良好導電性的同時，還應具有高的強度、高的抗軟化溫度和優(yōu)良的抗磨損性能。彌散強化銅基復合材料因具有優(yōu)良的高強高導性能、抗磨損性能以及抗高溫軟化性能而備受關注。本文針對電滑動的工況條件，選用Cr含量在0.4～1.1wt.[％]之間的圓柱形實體Cu-Cr合金為研究對象。首先對圓柱形實體Cu-Cr合金進行表面內(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彌散強化/芯

2、部Cu-Cr合金銅基復合材料分別進行固溶處理、時效處理和冷變形處理，制備出表層Cr2O3彌散強化/芯部Cr析出強化銅基復合材料，并對其進行導電率和硬度測試；最后對復合材料進行了電滑動磨損性能測試，研究加載電流強度、Cr(Cr2O3)含量以及表面內(nèi)氧化工藝對其電滑動磨損性能的影響。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)對復合材料進行微觀組織分析，為表層Cr2O3彌散強化/芯部Cr析出強化銅基復合材料的制備和在電滑動領域的工程應用提

3、供理論依據(jù)。
　　 主要結論如下：
　　 1．在1173K溫度下，采用包埋法對圓柱形實體Cu-Cr合金進行內(nèi)氧化處理，可以制備出表層Cr2O3彌散強化/芯部Cu-Cr合金銅基復合材料。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，隨著圓柱形實體合金直徑增加而減??；內(nèi)氧化層硬度隨復合材料中Cr2O3含量的增加而升高，且

4、相同Cr2O3含量的復合材料其內(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彌散強化/芯部Cu-Cr合金銅基復合材料經(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。在試驗范圍內(nèi)，當變形量為30.6[％]時，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，硬度升幅減緩。表層Cr2O3彌散強化/芯部Cu-Cr合金銅基復合材料在固溶處理后導電率明顯的降低；時效處理后其導電率急劇升高；冷變形過程中復合材料導電率大致隨變形量的增加而降低，但在變形量為88.9[％]時導電率有明顯的升高趨勢，這有待于進一步研究。經(jīng)773K退火后，復合材料的內(nèi)氧化層和芯部Cu-Cr合金均達到了軟化溫度，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