【摘要】：Cu-Cr合金因良好的結(jié)合了Cu的高導(dǎo)電性和Cr的高強(qiáng)度,在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用,尤其是高Cr含量的Cu-Cr合金是中壓真空斷路器中使用最多的觸頭材料。但是由于Cu-Cr合金系具有很大的正混合熱,即使是在液相時(shí)也難以互溶,Cu與Cr的不溶性使其凝固時(shí),Cr相容易產(chǎn)生微觀偏析和嚴(yán)重的宏觀偏析。針對上述問題,本論文采用機(jī)械合金化和微波燒結(jié)相結(jié)合的方法對Cu-Cr合金的制備和材料的制備機(jī)理進(jìn)行研究。通過機(jī)械合金化Cu-Cr合金的研究表明:(1)Cu-Cr混合粉末隨球磨時(shí)間的延長,機(jī)械合金化程度提高;(2)Cu-Cr合金粉末形貌呈層片狀,隨球磨時(shí)間的增加大尺寸層片狀顆粒減少,小尺寸層片狀顆粒增多,這主要由于Cu顆粒小,延展性好,Cr顆粒大,延展性差,在球磨過程中Cu顆粒首先發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象所致。通過冷壓Cu-Cr合金粉末的研究表明:隨著Cu_(60)Cr_(40)合金粉末隨著冷壓強(qiáng)度從300MP增加到500MPa,合金組織細(xì)化,冷壓坯體的密實(shí)程度逐漸增加,燒結(jié)過程中原子所需的擴(kuò)散激活能降低,說明增大冷壓強(qiáng)度有利于增加燒結(jié)樣品的致密度,也會使合金的顯微組織得到細(xì)化。通過微波燒結(jié)Cu-Cr合金的研究表明:(1)對不同成分的Cu-Cr合金進(jìn)行微波燒結(jié),隨著Cr含量的增加,合金的顯微組織先變細(xì),后又逐漸變粗;(2)隨著燒結(jié)溫度和壓力的增加,Cu_(60)Cr_(40)合金的顯微組織逐漸均勻,由層片狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹Ь?致密度逐漸提高,在溫度為960~980℃時(shí),獲得最佳的顯微組織及致密度,其致密度達(dá)到了98.8%。這是由于Cu-Cr合金吸收的微波可以轉(zhuǎn)化為Cu-Cr合金內(nèi)部分子的動(dòng)能和熱能,使合金材料能夠均勻的加熱,這減少了高溫?zé)Y(jié)過程中的溫度梯度,有效促進(jìn)了合金的致密化和合金化。通過對Cu_(60)Cr_(40)合金機(jī)械合金化、冷壓和微波燒結(jié)研究表明,最佳工藝條件為球磨時(shí)間48h,冷壓強(qiáng)度500Mpa,燒結(jié)溫度960~980℃。
【圖文】：

圖 1-1 Cu-Cr 二元合金相圖凝固的角度來分析，當(dāng)鉻含量為 1.5%~40%時(shí)，合金由高溫單區(qū)時(shí)，由于固態(tài)的 Cr 粒子密度較小同時(shí)加上重力的作用，C過飽和的鉻從液相中析出，從而導(dǎo)致了銅鉻兩相的分離。之間時(shí)，分離的 Cr 相在重力的作用下上浮實(shí)現(xiàn) Cu、Cr 分離液相分離，使得合金化過程失敗。由此可見常規(guī)鑄造法制備。Cu、Cr 的特征常數(shù)見表 1-1。表 1-1 Cu、Cr 組元特征系數(shù)體結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣常數(shù)（10-10m）熔點(diǎn)（℃）熔點(diǎn)時(shí)蒸汽壓（Pa）沸點(diǎn)（℃）熱導(dǎo)率（W/(m·k)）密（g/心立方 3.615 1083 0.05 2595 394 8心立方 2.884 1875 1030 2220 67 7統(tǒng)的 Cu-Cr 合金制備工藝

[27]，使得Cu-Cr觸頭材料的生產(chǎn)效率和內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)一步提高，主要工藝流程如圖1-2所示：將一定比例的Cu粉和Cr粉充分混合均勻，在2×108Pa壓力下壓制成坯，隨后在950℃真空環(huán)境中進(jìn)行燒結(jié)，進(jìn)而制成自耗電極棒坯，，在惰性氣體的保護(hù)氣氛中，銅鉻電極在直流電弧的高溫作用下發(fā)生熔化，隨后在水冷銅模中，已經(jīng)成為熔融狀態(tài)的液態(tài)金屬發(fā)生凝固形成鑄錠。這種工藝獲得的合金組織性能比較均勻，因?yàn)槿蹮挄r(shí)水冷銅結(jié)晶器快速冷卻，在較大程度上抑制了 Cu-Cr 合金凝固過程中 Cr 的分離和析出，同時(shí)快速冷卻對于晶粒細(xì)小的第二相鉻粒子的產(chǎn)生及均勻分會布產(chǎn)生有利的影響
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF125.211;TM561.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2644491