Mo-Cu-Al2O3電接觸材料的研究.pdf

1、Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料綜合了 Cu高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、優(yōu)良的延展性及 Mo高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)等特征，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電觸頭、點(diǎn)焊電極、電子封裝材料及熱沉材料等器件。近年來，Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料作為真空開關(guān)電觸頭材料的研究和應(yīng)用日益受到人們的關(guān)注，其所擁有的優(yōu)良綜合性能及其成本廉價(jià)，成為最具發(fā)展?jié)撡|(zhì)和使用前途的新型功能材料之一。
　　本文利用真空熱壓-內(nèi)氧化燒結(jié)制備了不同鉬含量的鉬銅復(fù)合材料，探討了其制備工藝及成

2、品的基本性能，重點(diǎn)研究了Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的熱壓縮變形行為，計(jì)算出材料的流變應(yīng)力方程，基于動(dòng)態(tài)材料模型(Dynamic Materials Model, DMM)繪制了復(fù)合材料的熱加工圖，為鉬銅復(fù)合材料的實(shí)際熱加工工藝的制定提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)，在載流條件下，對不同電流及載荷下Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的摩擦磨損行為進(jìn)行試驗(yàn)，并觀察和分析了復(fù)合材料的磨損形貌，對其磨損機(jī)理進(jìn)行了討論和分析。
　　本文所研究的 Mo/C

3、u-Al2O3復(fù)合材料，其制備燒結(jié)溫度為950℃，壓力為30MPa，真空度為1.5×10-2Pa，保溫時(shí)間為2h。真空熱壓-內(nèi)氧化燒結(jié)制備的10％Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料組織均勻，致密度較高。本文對不同鉬含量的鉬銅復(fù)合材料的致密度、顯微硬度、導(dǎo)電率及顯微組織進(jìn)行了測試及觀察，分析了Mo含量對Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料組織及性能的影響，并探討了復(fù)合材料燒結(jié)致密化過程。結(jié)

4、果表明：Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的制備過程中，其致密化途徑主要以顆粒重排、塑性變形及滑移為主。鉬顆粒的加入增加了復(fù)合材料整體的強(qiáng)度，內(nèi)氧化生成的 Al2O3顆粒彌散強(qiáng)化了銅基體，兩者共同提高了復(fù)合材料的整體性能。10%Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的致密度、顯微硬度及導(dǎo)電率分別為：98.2%、99.3%、96.9%，120HV、140HV、154HV，48.8%IACS、

5、46.1%IACS、43.9%IACS。
　　利用 Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對三種鉬銅復(fù)合材料進(jìn)行單向熱壓縮試驗(yàn)，本文研究了10%Mo/Cu-Al2O3、20%Mo/Cu-Al2O3、30%Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的流變應(yīng)力-應(yīng)變曲線，結(jié)果表明：Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料在熱變形過程中主要以發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主；應(yīng)變速率和溫度是影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的重要因素。鉬的加入有利于再結(jié)晶核心在其表面的形成，同時(shí)也降低了材料

6、的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度。根據(jù)流變應(yīng)力、變形溫度及應(yīng)變速率的本構(gòu)關(guān)系，求出了三種復(fù)合材料的本構(gòu)方程，繪制出材料的DMM熱加工圖，并結(jié)合微觀組織對復(fù)合材料進(jìn)行了分析，進(jìn)而得出了鉬銅復(fù)合材料的最優(yōu)熱加工工藝。
　　在 HST-100載流高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上對三種鉬銅復(fù)合材料進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn)，并觀察與分析了材料表面磨損形貌及次表面的顯微組織。結(jié)果表明：Mo/Cu-Al2O3復(fù)合材料的摩擦系數(shù)及磨損率均隨著電流和載荷的增加而增大；大電流下的磨損