铜合金激光熔覆反应合成cutiblt2gt复合材料的组织与性能研究

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1、铜合金激光熔覆反应合成Cu一丁iBz复合材料的组织与性能研究*学科:材料加工工程即研究生签字:晚琴严指导教师签字:摘要文中采用激光熔覆原位合成的方法，利用50OWNd:YAG固体激光器在纯铜表面原位合成了Cu-TiB}表层复合材料，在保证其高导电率、高导热性的同时，大幅度提高其表面硬度、耐磨和抗电弧烧蚀性能。当激光功率为350-45OW，扫描速度为6^-12mm/s，光斑直径为1。时，可得到理想的熔覆层与基底的结合界面以及在熔覆层中得到较好的TiB:组织。利用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(O

2、M)和扫描电镜(SEM)分析了激光层中的组织分布。试验结果表明，熔覆复合材料层与铜基体呈良好的冶金结合，熔覆层区中的TiB2颗粒细小均匀，颗粒尺寸约为300-500nm，形状接近球形。经四探针法测量，对激光处理后的试样进行了导电性试验。试验结果表明，激光熔覆Cu-TiB2复合材料层的电导率可达80%IACS以上。利用自制设备进行抗电弧烧蚀性试验。试验结果表明，相对纯铜，复合材料涂层电弧烧蚀情况显著降低，抗电弧烧蚀性能明显提高。本文测定了Cu-TiB:原位复合材料熔覆层的显微硬度，研究了熔覆层的磨

3、损行为。结果表明，试样熔覆层的显微硬度达HV480-580，耐磨性是纯铜的15-20倍。在保证界面良好的基础上，光斑直径一定，硬度及耐磨性随扫描速度的增大、激光功率的减小而增大。本文的研究对推动铜合金作为电极、触头等电工材料的应用具有重要意义。关键词:激光熔覆原位合成铜基复合材料组织性能‘本论文工作得到陕西省自然科学研究基金和激光技术国家重点实验室基金资助。MicrostructureandPropertiesofLaserCladdingCu-TiB2CompositeCoatingonCop

4、per*Discipline:MaterialProcessingEngineeringStudentSignature:俪XzaownSupervisorSignature:乳2讼尹ABSTRACTInthispaper,Cu-TiB2compositecoatingsweresuccessfullyin-situsynthesizedonthecoppersubstratebylasercladdingusinga500WYAGlasersoastoimprovegreatlyit'ssur

5、facehardness,wearresistanceandarcerosionresistancewhilekeepingit'shighelectricconductivityandthermalconductivity.InordertoobtainperfectTiB2structureandgoodbondinginterfacebetweencladdingcoatingandsubstrate,itisnecessarythatthelaserpowerisbetween350-4

6、50Wandthelaserscanningvelocityisbetween6-12nun/swhenthelaserbeamspotisImm.UsingX-ray,OM(opticalmicroscope)andSEM,themicrostructureofthelasercladdingswereinvestigated.ExperimentalresultsshowthatmicrostructureoftheCu-TiB2compositecoatingisperfect,andth

7、ereisagoodbondinginterfacebetweenthecladdingandthesubstrate.FineuniformandsphericalTiB2particlesexistinthelaser-cladcoating,whichsizeisabout300-500nm.Usingthefour-probemethod,theelectricalconductivityoflasersynthesizedCu-TiB2compositecoatinghasbeenme

8、asured,whichcanreachmorethan82%IACS.Usingaself-regulatingarcerosionequipment,thearcerosionresistanceofthelasertreatedsamplewasmeasured.Experimentalresultsshowthattheerosivedegreeofthelasercladdingsamplesaremuchweakthanthatofcopper.Microhardnessandwea