合金元素對Cu-ATO電接觸材料潤濕性及組織性能的影響.pdf

1、銅基電接觸材料是低壓電器用觸頭材料節(jié)銀環(huán)保設計的重要發(fā)展方向之一，其需求的迫切性隨著貴金屬銀資源的匱乏和銀價的攀升與日俱增。目前，低壓電器用銅基電接觸材料設計存在的主要問題是沒有考慮到第二相與基體之間的潤濕性。銅基體與第二相潤濕性會影響材料的致密化程度、氧化特性及接觸穩(wěn)定性。
　　本文主要研究了合金元素對Cu/ATO電接觸材料潤濕性及組織性能的影響。通過潤濕實驗和粉末燒結實驗研究了Zr、La、Cr、Ag等合金元素對Cu/MeO體系

2、潤濕性的影響規(guī)律，得到上述元素能夠有效改善Cu/MeO體系潤濕性的成分范圍。在研究合金化后復合材料組織和性能的變化規(guī)律的基礎上，開展銅基電接觸材料的成分設計與制備工作，建立了該體系材料組織和性能的關系。
　　潤濕試驗研究結果表明：Zr、La、Cr、Ag四種合金元素的加入能有效的降低Cu/Al2O3潤濕角，改善Cu/Al2O3體系潤濕性。其中，Zr含量為0.7wt.％時，潤濕角可以降至最低，為106.9°；La元素加入量為0.2wt

3、.%時，潤濕角最低，達到了103.1°；隨著Cr和Ag含量的增加，潤濕角逐漸降低。Cr和Ag含量均為1.6wt.%時，潤濕角分別為110°和108°。在粉末燒結試驗中，Cu顆粒與ATO顆粒結合性較差；CuZr和CuLa顆粒都能與ATO顆粒有較好的結合，潤濕性有所改善。
　　合金化銅基復合材料的OM和SEM分析表明，Zr、La、Cr三種元素能夠使Cu/ATO復合材料晶粒細化；隨著元素含量的增加，La元素的分布位置發(fā)生改變，有逐漸向晶

4、界處偏聚的趨勢，Zr元素易發(fā)生團聚，而Cr和Ag元素在Cu/ATO復合材料中分布均勻，沒有偏聚現象。
　　對合金化銅基復合材料進行性能分析可知，Zr和Cr元素對復合材料硬度值的提升較為明顯，La和Ag元素對復合材料硬度的影響較小。Zr和La元素的含量為0.1wt.%和0.2wt.%時，復合材料的硬度值達到最大值，分別為126.4HV0.1和113.8HV0.1；隨著Cr和Ag含量的增加，復合材料的硬度值不斷增大，當Cr和Ag的含量

5、為1.6wt.%時，復合材料的硬度值分別為129.5HV0.1和114.3HV0.1。Cr和Ag元素的加入對Cu/ATO復合材料的電導率影響較小，Zr元素對電導率的損害較為嚴重。Zr、Cr、Ag的加入與導電率下降近似呈線性關系，每0.1wt.%合金元素的加入引起的電導率下降值分別為9.38%IACS、1.49%IACS、0.53%IACS。隨著La元素的加入，材料電導率下降趨勢先緩慢后迅速。
　　SEM和TEM觀察表明，在多元合金

6、化的銅基電接觸材料中，Cr和Ag分布均勻，沒有出現偏聚。Zr元素容易發(fā)生團聚，生成含Zr的氧化物。La含量較高時，La與第二相ATO結合生成了新的化合物。力學性能實驗表明，La含量的增多會降低材料的致密度和抗拉強度，但會提高延伸率，且對硬度影響較?。辉跇O限溶解度范圍內，Cr元素的加入能夠提高材料的抗拉強度、延伸率和硬度；Ag元素對材料的抗拉強度和硬度也有一定程度的提高，但是效果較小。電導率和接觸電阻實驗表明，La、Cr、Ag三種元素的加