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银基多元合金制备及性能研究

作　者: 宋影影
导　师: 王文芳；吴玉程
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 银基复合材料机械合金化粉末冶金摩擦磨损性能
分类号: TG146.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用粉末冶金方法制备了银基多元合金,目的是设计一种具有一定强度、良好的导电性和耐磨性的电接触材料。在银基合金的制备过程中,首先应用机械合金化方法制备Ag-Cu、Ag-Cu-Re和Ag-Cu-Ni-Re合金粉末,分析了球磨参数、稀土及过渡族元素的加入对粉末合金化程度的影响;随后对银基多元合金的成分进行了组合设计,研究了银基多元合金的成分和制备工艺与组织性能的关系,研究了银基多元合金的摩擦磨损性能。得到的结果如下:(1) Ag-Cu机械合金化过过程中,随着球磨时间的增加,Ag-Cu复合粉末衍射峰逐渐宽化,衍射峰强度逐渐下降,晶粒逐渐细化;稀土元素Re和过渡族元素Zr、Fe的加入增加了Cu在Ag中固溶度,加快了Ag-Cu体系的机械合金化过程,Zr元素比Fe元素具有更好的作用;Cr元素的加入降低了Cu在Ag中的固溶度。用机械合金化法制备了Ag-Cu-Ni-Sm合金粉末,发现随着球磨时间的增加,合金元素的固溶度增加,晶粒不断细化,Ag(111)面晶格常数减小,畸变增大。经400℃退火后,粉末合金化作用仍然存在。(2)采用粉末冶金方法制备了AgCuNiSm合金,在合金坯料压制过程中,随着复合粉体含量的增加,冷压难度增大;复压复烧能有效提高合金材料的密度,降低材料的孔隙率。稀土元素Sm的加入会降低材料的致密化程度,并且Sm含量越高,合金的密度越低。高温下长时间保温有利于合金元素扩散,增大材料的致密性。随着Ni含量增多,AgCuNiSm合金的硬度提高,抗弯强度减小,导电性能下降;随着合金粉末含量的增加,在冷压工艺下AgCuNiSm合金难以达到较高密度,从而造成抗弯强度和导电性的损失。综合比较,当AgCuNiSm合金中Ni的含量为0.5%时,复合粉末能有效地增强基体且不降低材料的导电性,此时AgCuNiSm合金具有良好的综合性能。适量稀土元素Sm的加入能增强AgCuNiSm合金的强度和硬度,降低材料的电阻率。(3) AgCuNiSm合金摩擦磨损试验的结果表明:随着合金中添加的机械合金化后的合金粉末含量的增加,材料的磨损量和摩擦系数都增加;稀土元素Sm能有效的改善复合材料的耐磨性,降低材料的磨损量和摩擦系数;AgCuNiSm多元合金的磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-23
  1.1 电接触材料的研究现状  14-16
    1.1.1 国际上电接触材料的研究现状  14-15
    1.1.2 我国电接触材料的发展  15-16
  1.2 银基电接触材料的分类  16-17
    1.2.1 银碳系列电接触材料  16
    1.2.2 银镍系电接触材料  16
    1.2.3 银碳化钨系电接触材料  16-17
    1.2.4 银金属氧化物系列电接触材料  17
  1.3 电接触材料中添加物的作用  17-18
  1.4 银基电接触材料的制备方法  18-21
    1.4.1 粉末冶金法  18-19
    1.4.2 合金内氧化法  19
    1.4.3 预氧化合金粉末法  19-20
    1.4.4 反应合成法  20
    1.4.5 其他制备工艺  20-21
  1.5 银基电接触材料的基本性能要求  21
  1.6 稀土在银基电接触材料中的应用  21-22
  1.7 本论文的主要工作  22-23
第二章机械合金化制备中间合金粉末  23-39
  2.1 实验所需材料和设备  24-25
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 机械合金化设备及工艺参数的选择  24-25
  2.2 实验方法  25-26
    2.2.1 中间合金粉末的制备  25
    2.2.2 复合粉末的表征  25-26
  2.3 Ag-Cu 机械合金化过程  26-32
    2.3.1 球磨时间对Ag-Cu 合金化程度的影响  26-27
    2.3.2 稀土对Ag-Cu 合金化程度的影响  27-28
    2.3.3 过渡族元素对Ag-Cu 体系合金化程度的影响  28-32
  2.4 AgCuNiSm 合金粉末的机械合金化过程  32-36
    2.4.1 球磨时间对AgCuNiSm 体系合金化程度的影响  32
    2.4.2 AgCuNiSm 合金粉末的微观形貌  32-34
    2.4.3 机械合金化后AgCuNiSm 合金粉末的微结构变化  34-36
  2.5 热处理对机械合金化后AgCuNiSm 合金粉末结构的影响  36-37
  2.6 本章小结  37-39
第三章 AgCuNiSm 多元合金的制备  39-48
  3.1 实验方法  39-40
    3.1.1 制备方法  39-40
    3.1.2 性能测试  40
  3.2 制备工艺讨论  40-47
    3.2.1 成分配比对AgCuNiSm 合金密度的影响  40-42
    3.2.2 稀土Sm 对AgCuNiSm 合金密度的影响  42-43
    3.2.3 粉末的压制工艺  43-45
    3.2.4 粉末烧结工艺  45-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章 AgCuNiSm 合金的组织与物理力学性能  48-60
  4.1 性能测试  49-51
  4.2 实验结果与分析  51-59
    4.2.1 AgCuNiSm 合金的显微组织分析  51-54
    4.2.2 Ag/(Ag-Cu、Cu-Ni-Sm)合金的密度  54-55
    4.2.3 AgCuNiSm 合金的电阻率  55-56
    4.2.4 AgCuNiSm 合金的硬度  56-58
    4.2.5 Ag/(Ag-Cu、Cu-Ni-Sm)合金的抗弯强度  58-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章 AgCuNiSm 合金的摩擦磨损性能  60-70
  5.1 试验方法及性能测试  60-61
    5.1.1 试验方法  60-61
    5.1.2 性能测试  61
  5.2 试验结果与分析  61-69
    5.2.1 对磨材料的选择  61-62
    5.2.3 合金粉末含量对 AgCuNiSm 合金磨损量和摩擦系数的影响  62-64
    5.2.4 稀土Sm 对AgCuNiSm 合金的磨损量和摩擦系数的影响  64-65
    5.2.5 合金的磨损表面形貌与摩擦磨损机理  65-67
    5.2.6 硬度对多元合金摩擦摩损性能的影响  67-69
  5.3 本章小结  69-70
第六章全文总结  70-72
  6.1 总结  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作  77-78

银基多元合金制备及性能研究

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