电阻焊电极用Y2O3/Al2O3复合强化铜组织和性能研究

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fly8468
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电阻焊电极材料在工作时要承受高温和高压共同作用,端面直接接触高温焊点表面,工作条件恶劣,容易发生变形、粘附和磨损。电极材料的性能直接影响电阻焊电极的使用寿命,影响自动化焊接设备的生产效率。为了获得性能良好的电阻焊电极材料,解决电阻焊电极使用寿命短的问题,需深入研究在纳米Al2O3弥散强化铜合金中引入稀土Y元素制备新型复合材料的导电率、软化温度和摩擦磨损等性能并探讨其摩擦磨损失效机制。研制具有更长使用寿命的电阻焊电极材料具有重要的工程意义。本文采用真空雾化技术、内氧化技术和放电等离子烧结技术,在C15760合金成分中添加不同含量的Y元素,制备Y2O3/Al2O3复合强化铜。分析Y含量对雾化粉末和ODS铜基粉末微观组织的影响,研究Y含量对ODS铜基复合材料微观组织、导电率、力学性能和摩擦磨损性能的影响,研究对比ODS铜基复合材料与CuCrZr合的导电率、软化温度、摩擦磨损等性能,探讨Y2O3/Al2O3复合强化铜作为电阻焊电极材料的可能性。主要得到如下结论:(1)经过真空感应熔炼气雾化处理后,不同Y含量的Cu-Al-Y粉末微观形貌以球形为主,物相主要为Cu和Cu4Y。Y元素的加入使雾化合金粉末晶粒细化,平均晶粒尺寸由1.93 μm减少到1.43 μm。内氧化还原处理后的ODS铜基粉末物相组成为Y4Al2O9,随着Y含量的增加,Y的分布不均匀程度增加,当Y含量增加至5wt.%时,Y沿着晶界分布。(2)随着Y含量从1 wt.%增加到5 wt.%,ODS铜基复合材料导电率从74.9%IACS下降至64.8%IACS,第二相颗粒平均粒径从50nm增加到115 nm,抗拉强度从497 MPa降低到357 MPa,硬度由73.5 HRB增加到86.2 HRB,复合材料的磨损率从 4.450× 10-4 mm3/m 增加到 6.067× 10-4 mm3/m。(3)ODS 1-Y2O3复合材料的导电率与ODS 0-Y2O3合金接近,但略低于CuCrZr合金,CuCrZr合金的导电率为80.0%IACS,ODS 0-Y2O3合金和ODS 1-Y2O3复合材料的导电率分别为76.0%IACS和74.9%IACS。弥散强化铜基材料的软化温度均明显高于CuCrZr合金材料,CuCrZr合金软化温度为545℃,ODS 0-Y2O3合金和ODS 1-Y2O3复合材料的软化温度分别为800℃和750℃。与CuCrZr合金相比,ODS 1-Y2O3复合材料的耐磨性能最好,CuCrZr合金的磨损率为26.3×10-4mm3/m,约是ODS 1-Y2O3复合材料的5倍。
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