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点焊电极材料常在高温高压的工作环境下工作,因此常出现变形,粘附,热疲劳,合金扩散等失效形式。本课题研究对象Cu-Ni-Ti-Al铜合金材料为自主研发设计,通过热处理和冷变形的方式来提高合金的综合性能。
对Cu-Ni-Ti-Al合金进行固溶、时效和冷压变形处理,使用全自动硬度计、涡流导电仪、万能试验机、体视学显微镜、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)等设备研究合金的时效析出规律。
通过980℃×7h均匀化退火可消除组织的不均匀性,获得等轴晶粒。在950℃×1h固溶+590℃×4h时效热处理下,β-Cu4Ti相在晶界处呈胞状析出;γ-Ni3Al相呈小球状分布在晶内,尺寸在8nm左右,与α-Cu基体存在(01-1)γ//(-112)α的半共格位向关系;硬度值达190.45HV5,导电率43.75%IACS,抗拉强度达470.00MPa,软化温度为631℃;此热处理制度下的断口在低倍镜下部分区域呈沿晶断裂形貌,高倍镜下出现了明显的撕裂棱且周围伴有河流状花样和韧窝的存在,属于混合型断裂。
950℃×1h固溶+45%冷变形+530℃×4h时效为最佳冷变形热处理制度。在此热处理制度下,铜合金发生调幅分解和不连续转变,生成γ-Ni3Al相和β-Cu4Ti相,硬度达到224.86HV5,导电率40.38%IACS,软化温度可达572℃。时效温度大于530℃时,合金发生过时效现象,针状Cu4Ti相发生粗化,在晶界和晶内生成胞状组织,材料的硬度降低,影响材料的综合性能。
在室温20℃下,时效态和变形时效态样品的平均摩擦系数COF随着载荷的增大而减小,锻态样品平均摩擦系数随载荷增大而增大;锻态、时效态、变形时效态合金的磨痕粗糙度、磨损量、磨痕宽度均随着载荷的增加而增大;锻态试样的磨损机制主要以粘着磨损为主,时效态和变形时效态试样的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主。在高温600℃下,锻态试样的磨损机制主要以氧化磨损和粘着磨损为主,时效态和变形时效态试样主要以氧化磨损和磨粒磨损为主。
对Cu-Ni-Ti-Al合金进行固溶、时效和冷压变形处理,使用全自动硬度计、涡流导电仪、万能试验机、体视学显微镜、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)等设备研究合金的时效析出规律。
通过980℃×7h均匀化退火可消除组织的不均匀性,获得等轴晶粒。在950℃×1h固溶+590℃×4h时效热处理下,β-Cu4Ti相在晶界处呈胞状析出;γ-Ni3Al相呈小球状分布在晶内,尺寸在8nm左右,与α-Cu基体存在(01-1)γ//(-112)α的半共格位向关系;硬度值达190.45HV5,导电率43.75%IACS,抗拉强度达470.00MPa,软化温度为631℃;此热处理制度下的断口在低倍镜下部分区域呈沿晶断裂形貌,高倍镜下出现了明显的撕裂棱且周围伴有河流状花样和韧窝的存在,属于混合型断裂。
950℃×1h固溶+45%冷变形+530℃×4h时效为最佳冷变形热处理制度。在此热处理制度下,铜合金发生调幅分解和不连续转变,生成γ-Ni3Al相和β-Cu4Ti相,硬度达到224.86HV5,导电率40.38%IACS,软化温度可达572℃。时效温度大于530℃时,合金发生过时效现象,针状Cu4Ti相发生粗化,在晶界和晶内生成胞状组织,材料的硬度降低,影响材料的综合性能。
在室温20℃下,时效态和变形时效态样品的平均摩擦系数COF随着载荷的增大而减小,锻态样品平均摩擦系数随载荷增大而增大;锻态、时效态、变形时效态合金的磨痕粗糙度、磨损量、磨痕宽度均随着载荷的增加而增大;锻态试样的磨损机制主要以粘着磨损为主,时效态和变形时效态试样的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主。在高温600℃下,锻态试样的磨损机制主要以氧化磨损和粘着磨损为主,时效态和变形时效态试样主要以氧化磨损和磨粒磨损为主。