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Ag-Cu-Ni-RE合金材料是我校与重庆川仪金属功能材料分公司近期共同开发的新型金属功能材料,因其具有较高的强度、良好的耐磨性和导电性等性能,已在实际生产中获得成功应用,但目前对 Ag-Cu-Ni-RE合金的微观组织结构还缺乏足够的认识。本文首先通过热力学计算从理论分析了合金凝固过程中的物相形成规律,并采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描和透射电子显微镜(SEM和TEM)等仪器设备对Ag-4Cu-0.3Ni合金和不同成分的Ag-4Cu-0.3Ni-RE(RE=La, Ce)合金材料的微观组织进行了分析,研究了微量稀土元素对 Ag-4Cu-0.3Ni合金的微观组织结构的影响,分析了微量稀土元素对 Ag-4Cu-0.3Ni合金机械磨损和电磨损性能等的影响规律。 本文的主要研究结果表明: (1)铸态Ag-4Cu-0.3Ni合金的CuNi相呈团聚状共晶形态分布,轧制后CuNi相易呈长带状分布。RE元素显著改善了CuNi第二相的大小及其分布,使Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金的组织均匀化,显著提高Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金的耐磨性。 (2)除改善了CuNi第二相分布外,Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金中还形成了两类稀土型化合物:(AgCu)xRE置换型化合物和(CuNi)xRE以固溶体为基的化合物。 Ag-4Cu-0.3Ni-La合金中的稀土化合物为:(CuNi)5La、(AgCu)5La和Ag51La14;Ag-4Cu-0.3Ni-Ce合金中的稀土化合物为:(AgCu)4Ce、(CuNi)5Ce和Ag51Ce14;Ag-4Cu-0.3Ni-La-Ce合金中的稀土化合物为:(AgCu)4LaCe和(CuNi)5LaCe。这些稀土化合物在合金中弥散析出,有利于Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金耐磨性的提高。 (3) Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金的硬度显著高于Ag-4Cu-0.3Ni合金。与Ag-4Cu-0.3Ni合金相比,在相同载荷下,机械磨损过程中Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金的摩擦系数、磨损面积较小,合金具有更高的耐磨性。并且Ag-4Cu-0.3Ni-Ce合金材料的磨损量最小。合金的磨损机制主要为粘着磨损,同时也伴有磨粒磨损和疲劳磨损的作用。 (4)实际包机实验表明,在70℃的较高温度下,Ag-4Cu-0.3Ni合金材料制作的电机换向器磨损严重,而Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金材料制作的换向器表面仅发生轻微磨损,具有良好的抗电磨损及机械磨损的能力。