cu-w-tic电接触材料组织及性能研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文Cu-W-TiC电接触材料组织及性能研究StudyonMicrostructureandPropertiesofCu-W-TiCElectricalContactMaterials学位申请人：殷婷指导教师：田保红教授、刘勇教授一级学科：材料科学与工程二级学科：材料学学位类别：工学硕士2015年6月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本

2、研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要钨铜复合材料综合了铜和钨的各自优点，如高的导电导热性、高的高温强度、较高的硬度、低的热膨胀系数、良好的抗电蚀性和塑性等，广泛应用在航天、电子、机械、电器等工业领域。TiC具有高的熔点和硬度，好的热稳定性。根据以往研究显示，TiC弥散颗粒的加入可以有效改善钨的低温脆性和提高再结晶温度。本实验通过加入不同质量分数的TiC，意图改善传统钨铜复合材料的综合性能。传统钨铜复合材料的制备方法有混粉烧结法、注射成型、机械合金法、烧结钨骨架熔渗法等。但这些方法工艺较难控制，难以制得高致密度的复合材料。本文采用粉末放电等离

3、子体烧结工艺，在烧结温度900°C、压力30MPa、升温速度100℃/min、保温时间10min的条件下，制备出四种(Cu/50W)-TiC复合材料。对不同TiC含量的(Cu/50W)-TiC复合材料的致密度、导电率、硬度及显微组织分别进行了测试与观察，并分析了TiC含量对(Cu/50W)-TiC复合材料组织及性能的影响。结果表明：(Cu/50W)-TiC复合材料的致密度均大于95.0%，硬度及导电率分别为79~113HV0.2和43.2%66.5%IACS。采用QG-700型气氛高温摩擦磨损试验机上进行磨损实验，初步分析了复合材料的磨损机理。(Cu/50W)-TiC复合材料的磨损机理

4、主要为磨粒磨损。采用Gleeble-1500D数控动态热力学模拟试验机对(Cu/50W)-TiC复合材料进行轴向单次等温压缩试验，研究测试了(Cu/50W)-TiC复合材料的真实应力应变曲线和热变形行为。结果表明：(Cu/50W)-TiC复合材料在热变形过程中以发生动态再结晶为主，应变速率和变形温度是影响动态再结晶的重要因素。根据真实应力、变形温度及应变速率之间的关系，建立了(Cu/50W)-TiC复合材料的热变形本构方程。采用JF04C型触点材料测试系统进行触点接触闭合断开试验，对比研究了两种复合材料的熔焊力、接触电阻等电接触性能及其变化规律。结果表明：在本实验条件下，(Cu/50

5、W)-3%TiC和Cu/50W两种复合材料触头的材料转移均随着电流的增大而增大，且材料的转移方向均从阳极向阴极转移,其转移机制均以液桥转移为主，同时伴有电弧转移；两种复合材料的熔焊力都随电流的增大而增大，且均随操作次数的增加呈上升趋势；两种复合材料的接触电阻随闭合断开次数的变化较为平稳，且随着电流的增加，均呈下降趋势；试验条件下，添加质量分数为3%TiC对(Cu/50W)-3%TiC复合材料的电接触性能影响较小。I摘要关键词：粉末冶金；放电等离子烧结；Cu-W-TiC复合材料；磨损机理；热变形；电接触论文类型：应用基础研究选题来源：国家自然科学基金资助项目(51101052)IIABST

6、RACTABSTRACTTheCu/Wcompositescombinetheadvantagesofthetungstenandcopperrespectively,suchasthehightemperaturestrength,excellentelectriccorrosionresistance,highhardness,lowthermalexpansioncoefficientandcertainplasticity.Therefore,theCu/Wcompositesarewidelyusedintheaerospace,electronics,machinery,el

7、ectricalappliancesandotherindustrialfields.TheTiCphasehashigherhardness,highmeltingpointandexcellentthermalstability.SomeresearchesshowthatthedispersionTiCparticlescaneffectivelyimprovethelowtemperaturebrittlenessandre