ZnSnO3-Cu電觸頭材料熱變形行為及熱擠壓工藝研究.pdf

1、銅基電觸頭材料目前廣泛應用在低壓電路開關(guān)和斷路器上，本文所研究的是一種添加ZnSnO3和稀有金屬La的新型銅基電觸頭材料。傳統(tǒng)粉末冶金法制備的電觸頭材料密度較低，而密度對于材料的綜合性能有很大的影響。為了滿足電路開關(guān)的應用要求，需要對其進行后續(xù)致密化處理，目前最常用的致密化工藝是熱擠壓。金屬的高溫變形行為可以反映材料內(nèi)部組織演化規(guī)律和熱成形性能，因此研究ZnSnO3/Cu電觸頭材料熱變形行為不但對于提高密度和性能有重要的意義，還對于指導

2、熱擠壓工藝參數(shù)選取具有重要意義。
　　本文采用粉末冶金法制備實驗所需的試樣，然后采用高溫熱壓縮法研究ZnSnO3/Cu電觸頭材料的熱變形行為，之后建立材料的流變應力的本構(gòu)方程并繪出熱加工圖，分析得到了合適的熱擠壓工藝參數(shù)范圍。通過DEFORM有限元模擬分析，優(yōu)化了熱擠壓工藝參數(shù)范圍，最后進行實際熱擠壓，分析 ZnSnO3/Cu電觸頭材料的微觀組織演化規(guī)律、動態(tài)再結(jié)晶機制和材料的各項性能，最終得到了該材料最佳的熱擠壓工藝參數(shù)范圍，指

3、導實際熱擠壓變形工藝。
　　研究結(jié)果表明，在其他變形條件相同時，提高變形溫度和降低應變速率都會使材料的流變抗力降低，結(jié)合熱加工圖進行分析，可以發(fā)現(xiàn)高溫低速有利于提高材料的熱成形性能。分析得到最優(yōu)的熱加工工藝參數(shù)范圍為：變形溫度790～850℃，應變速率為0.01s-1～0.56s-1。熱擠壓有限元模擬結(jié)果表明，毛坯在擠壓嘴入料口位置會發(fā)生應力、應變、溫度、應變速率和流動速度的激增，提高變形溫度、擠壓比和熱擠壓速率都會提高毛坯實際熱

4、擠壓的溫度，其中提高熱擠壓速率的作用最為明顯，因此在實際熱擠壓時，可以通過控制熱擠壓速率來調(diào)控實際熱擠壓溫度，進而提高產(chǎn)品性能。優(yōu)化得到的熱擠壓工藝參數(shù)為：變形溫度810-830℃，熱擠壓速率為16mm/s,擠壓比21:1。實際熱擠壓結(jié)果表明，高溫熱變形時，材料內(nèi)部會發(fā)生ZnSnO3的分解，分解成Zn2SnO4和SnO2，銅基體會氧化產(chǎn)生Cu2+1O相，Zr元素會偏聚且氧化成 ZrO2。改變熱擠壓溫度、熱擠壓速率和擠壓比主要是通過改變動