钨纤维增强CuW合金的组织与性能研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaifawendang06
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
CuW合金由于兼具铜的高导电导热性和钨的耐磨难熔性,被广泛地用作于电力和核工程领域,如高压断路器的触头材料、耐电弧电极和核反应堆中的偏滤器。本文设想利用更高强度的钨纤维(Wf)与钨颗粒形成整体的钨骨架结构,通过随后的熔渗工艺使铜填充钨骨架间隙,得到性能更为优异的CuW触头材料。本文采用热压熔渗法制备了添加不同层数Wf增强的CuW合金,研究了添加不同层数的Wf对CuW合金组织及性能的影响;通过在Wf表面镀Ni和镀Cr,制备了添加表面改性Wf增强的CuW合金,研究了表面改性处理对Wf与基体界面结合性及合金强度的影响;采用CuCr合金代替纯Cu熔渗W骨架制备得到CuCrW合金,进而在CuCrW合金的基础上,制备得到添加Wf的CuCrW合金,系统地分析了 CuCrW合金和Wf增强的CuCrW合金的高温强度、耐磨性、耐电弧侵蚀性能;采用亚微米尺度的W粉代替常规的W粉,通过高能球磨法制备了亚微米W-Cu混合粉末,采用熔渗法制备了亚微米CuW合金,在亚微米CuW合金的基础上,制备得到添加Wf的亚微米CuW合金,系统地分析了亚微米CuW合金和Wf增强亚微米CuW合金的高温强度、耐磨性、耐电弧侵蚀性能。研究结果表明:(1)在CuW合金中添加Wf后,产生了 Wf/W颗粒和Wf/Cu两种新的界面,Wf与基体界面处存在一定数量的孔洞缺陷;在添加10层Wf时硬度和抗拉强度达到最大值,但是随着Wf层数的增加硬度又开始下降,Wf周围的孔洞和Cu富集区都对CuW合金的整体强度产生了不利影响。(2)采用化学镀和磁控溅射法分别在Wf表面镀上Ni层和Cr层后,改善了 Wf与基体的结合性,Wf与基体界面处不存在孔洞缺陷。良好的界面结合使得表面改性的Wf增强CuW合金的强度高于未表面改性的Wf增强CuW合金;电击穿实验表明,击穿点出现在周围的Cu相上,击穿烧蚀面积较大,击穿蚀坑较浅,从而避免了击穿点在界面的孔洞缺陷处反复击穿。(3)采用CuCr合金替代纯Cu熔渗W骨架制备了 CuCrW合金,W颗粒之间烧结形成了更多的烧结颈。与常规的CuW合金相比,CuCrW合金的硬度和抗拉强度均得到提高;Wf增强的CuCrW合金中,Wf与基体结合良好,具有更高的硬度和抗拉强度、更高的耐电压强度、更好的耐磨性和更高的高温强度;表面镀Cr前后的Wf对Wf增强CuCrW合金的耐电弧侵蚀、高温强度和摩擦磨损性能影响不大。(4)亚微米CuW合金烧结时有收缩现象,Wf对烧结时粉末颗粒的移动和重排有阻碍作用。与常规的CuW合金相比,亚微米CuW合金W颗粒尺寸细小,W粉末颗粒之间较多的接触面使得烧结形成的烧结颈数量更多,亚微米CuW合金表现出更高的硬度和拉伸强度;亚微米CuW合金中细小的W-Cu组织对电弧有明显的裂化和分散作用,击穿面积更大,击穿蚀坑更浅,表现出更高的耐电压强度和低的截流值;亚微米CuW合金磨损主要以磨粒磨损为主,具有更低的摩擦系数;不同温度下的压缩实验表明,亚微米CuW合金具有较高的抗压缩强度,添加Wf后,高温下Wf对变形的抵抗作用使得亚微米CuW合金具有更好地高温性能;添加镀Cr的Wf增强亚微米CuW中,Wf与基体良好的界面结合对高温强度有进一步提升作用。
其他文献
金属板材单点增量成形是一种新型的板材柔性加工技术。该技术在板材成形过程中不需要模具或者仅需要简单的支撑装置、所需成形力小、自动化程度高,适合零件的研发试制和小批量生产,能满足市场对产品的多样性和个性化的需求。但是,金属板材单点增量成形质量还难以满足实际应用要求,因此需要对板料成形过程中材料的塑性变形机理进行深入分析。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对板料变形过程中各部位材料的变形情况及成形
日益增加的订单量和繁琐的订单种类,使得袜企面临了新的市场考验。引进自动化生产,建立健全袜品企业生产管理系统,已经成为各个袜企应对机遇挑战的首选。本文基于该背景,分析了袜品行业的国内外研究,针对袜业数字化转型升级的需求,在袜品智能生产线设备配置的基础上,对其生产调度系统进行了设计规划,对系统中的核心模块订单信息管理进行了详细设计,建立数学模型对袜品订单完成时间进行了分析,开发了该模块中的订单分配和设
深孔加工占机械加工孔加工量的40%左右,是机械加工领域至关重要的一道工序。深孔加工中一直存在着加工过程复杂、断屑排屑困难等问题,制约了深孔加工技术的发展。本文以错齿BTA深孔钻头为研究对象,利用有限元仿真和实验相结合的方法,对深孔钻削过程中的切屑形成机理、切屑形态、钻削力及钻削温度等进行了详细的研究,为实际的内排屑深孔钻削加工过程切削工艺参数的优化和错齿BTA钻头的设计提供参考。本文分析总结了几种
高强度高导电性的铜合金是一类具有优良综合物理性能和力学性能的功能材料,它广泛应用于电器设备、电力工业、焊接、热交换器等方面。如何使得该类合金同时具有高强度和高导电率是国内外一直以来竞相研究的热点。要满足上述的性能,铜合金设计首先需面对的一个问题是如何有效的协调其强度和电导率之间存在的矛盾。本文主要研究了四种不同Cr含量的Cu-Cr-(Si)合金,利用OM、SEM、TEM观察分析了合金的组织及析出相
钨钛合金因为具有抗腐蚀性和抗氧化性能好,导电导热性能好等优异性能,而经常被做成薄膜材料广泛用于半导体金属连接处的扩散阻挡层。W-Ti合金阻挡层主要由W-Ti合金靶材溅射镀膜而成,在实际应用中靶材的性能尤为重要,而其性能主要取决于合金的制备工艺,国内在W-Ti合金制备方面的研究起步较晚,目前成为研究的一大热点。本文以W粉、Ti粉和TiH2粉为原材料,W-1 0%Ti为研究体系,采取机械球磨工艺和真空
钛-钢复合板广泛用于石油、化工、海水淡化及造船等行业。由于钛和钢之间的线膨胀系数差异较大,焊接残余应力易导致接头开裂,大量脆性金属间化合物弱化接头力学性能,熔化焊接难度较大。本文依据过渡区焊缝金属高熵化技术思路,设计熔焊对接TA2-Q345复合板坡口形态及尺寸,通过对复合板结合层熔焊过程数值模拟,确定焊接工艺参数。实施TA2-Q345复合板的TIG熔焊对接。分析了接头组织,研究焊接工艺对接头组织及
随着W-Ti薄膜的广泛应用,作为溅射靶材的W-Ti合金的组织性能成为研究的热点。研究表明,W-Ti合金的组织性能决定溅射后膜的性能。传统的制备方法通常是经过复杂的烧结工艺获得性能良好的W-Ti合金,不利于产品化生产。因此寻求兼顾合金性能良好和烧结工艺简单的制备方法成为当前W-Ti合金研究的重点。本文采用高能球磨结合不同烧结工艺制备了 W-Ti合金,依次研究了烧结方法、烧结温度、Ti含量和W粉粒径对
Cu/Al导电头作为湿法炼锌的核心部件,其界面的电阻所影响的电耗和电流效率一直受到各界广泛关注。目前,主要采用爆炸焊和铸造法制备Cu/Al复合材料,但爆炸焊和铸造法受其本身技术的限制,在制备过程中噪音大、危险性高、环境污染大等,并且制备的Cu/Al复合材料界面空洞多、裂纹缺陷明显、导电性能差,因此,Cu/Al导电头在服役过程中经常有爆裂的情况发生,导致炼锌厂生产成本升高,生产效率降低,电能消耗大。
电子封装的快速发展,使CBGA(陶瓷焊球阵列封装)、PBGA(塑料焊球阵列封装)、QFN(方形扁平无引脚封装)、0201、01005(封装尺寸)及各阻容元件得到了广泛应用,而元件安装密度的增加和引线间距的细小化对表面贴装技术及其所用焊锡膏提出了更高的要求。焊锡膏的特定印刷性及抗塌落性已成为目前回流焊接技术发展的重点。而我国在这一领域起步较晚,尤其是在细间距、精细间距和超细间距领域,所用焊锡膏完全依