Al-,2-O-,3-彌散強化銅合金特種性能研究.pdf

1、Al2O3彌散強化銅合金因具有高的強度和導(dǎo)電性能以及優(yōu)越的抗高溫軟化性能而成為備受矚目的一種工程材料，在電子、機械、航空等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因此Al2O3彌散強化銅合金的研制和相關(guān)性能的研究成為銅合金材料研究的熱點之一。為了進一步挖掘該材料潛在的應(yīng)用價值，拓展其在載流摩擦磨損及電蝕工況條件下的應(yīng)用范圍，本文采用低成本內(nèi)氧化工藝制備了兩種不同Al2O3含量的Al2O3彌散強化銅合金實體材料，將加工的Al2O3彌散強化銅合金及純銅銷試

2、樣在HST100型載流高速摩擦磨損試驗機上進行了摩擦磨損試驗，研究了不同Al2O3含量的Al2O3彌散強化銅合金及純銅銷試樣在不同的電流、速度及載荷下的摩擦磨損性能，對比了相同試驗條件下Al2O3彌散強化銅合金和純銅的摩擦磨損性能和磨損形貌變化，并進行了微觀組織分析。并將兩種不同Al2O3含量的Al2O3彌散強化銅合金工具電極與純銅工具電極在電火花機床上進行了耐電蝕性能試驗，研究材質(zhì)對工具電極相對消耗量、工件表面粗糙度及加工速度的影響和

3、微觀組織變化，從而揭示其電蝕機理。在此基礎(chǔ)上，針對Al2O3彌散強化銅合金傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝（即粉末內(nèi)氧化+等靜壓+大變形量熱擠壓）難以制備大體積規(guī)格實體材料的問題，試驗研究了Cu-Al合金型材表面內(nèi)氧化新型工藝，并研究了不同變形量對其組織和性能的影響，從而為擴大該材料在其表面要求高的硬度、耐磨性能和抗電蝕性能等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 載流摩擦磨損試驗結(jié)果表明：Al2O3彌散強化銅合金具有比純銅更加優(yōu)越的抗摩擦磨損性能，且在試驗范圍內(nèi)A

4、l2O3彌散強化銅合金的磨損率和摩擦系數(shù)均隨著Al2O3含量的增加而降低。電流、載荷和速度的增加均導(dǎo)致材料的磨損率增加，而電流的增加導(dǎo)致材料摩擦系數(shù)增大，載荷和速度的增加均引起材料摩擦系數(shù)的降低。電蝕試驗結(jié)果表明：Al2O3彌散強化銅合金工具電極與純銅工具電極的加工速度基本一致，而Al2O3彌散強化銅合金工具電極的損耗和工件表面粗糙度均小于純銅工具電極，且在試驗范圍內(nèi)Al2O3彌散強化銅合金工具電極損耗和工件表面粗糙度均隨Al2O3含量

5、的增加而降低。Cu-Al合金平板試樣表面內(nèi)氧化試驗結(jié)果表明：Cu-Al合金平板試樣內(nèi)氧化處理后，合金表面硬度與合金導(dǎo)電率得到大幅度提高；隨著變形量的增加，合金表面硬度值急劇升高，而合金導(dǎo)電率隨著變形量的增加則略有下降。 綜上所述，Al2O3彌散強化銅合金不僅具有高的強度和高的導(dǎo)電性能，而且具有優(yōu)越的載流摩擦磨損性能和抗電蝕性能，是電力機車導(dǎo)線、高壓開關(guān)觸頭和大型發(fā)電機電電接觸元件的理想材料。同時新型表面內(nèi)氧化工藝的試驗研究為加速