掺杂物对山东钨铜合金组织与性能的影响

时间:2022-7-1 返回

  掺杂物铌的主要用途是作钢的合金元素,能细化钢的晶粒;降低钢的过热敏性和回火脆性;提高钢的强度、韧性和高温蠕变性能等。铌和铌的合金在高温下能保持很高的强度和良好的加工性能,常被选作航空航天中的热防护材料和结构材料。另外,铌还被广泛的应用于原子能工业和超导材料之中。

  山东钨铜合金用作电触头材料的强度组主要取决于钨骨架的高温强度。钨虽具有较高的强度和较好的热稳定性,但其强度随温度上升而显著下降,为了提高钨的高温强度,通过实验拟采用固溶强化的方法,固溶强化的机制是多方面的,如溶质气团对位错的钉扎;溶质原子与基体形成无序固溶体,造成点阵畸变、形成应力场;溶质原子与基体形成有序固溶体造成有序硬化等。

  作为山东钨铜合金中钨的固溶强化元素应具有如下性能:能同钨形成连续固溶体;同钨具有较大的原子尺寸差异;元素本身具有高的熔点。满足上述条件的合金元素有钽、铌、钼、铬、钒等。后两种元素与钨组成的合金在低温存在两相区,加工性能极差,实际应用的是前三种元素。通过查阅这些合金的高温拉伸性能,固溶元素的熔点越高,固溶合金的强度越大。在上述元素中,钨铌合金具有最好的高温强度和塑性配合而且具有比纯钨高的抗氧化性能。

  掺杂物Nb对山东钨铜合金的抗电弧烧蚀性的影响,主要有以下二个方面。第一,由于材料中各界面处的结合力相对较弱,电子发射能力较强,所以击穿通常发生在铜相的边界及晶界处。在钨铜合金中掺杂一定量的Nb元素后,改善了铜相的分布,使得铜相分布细小均匀,另外,Nb可以细化铜的晶粒

  因此,山东钨铜合金由于Nb的加入显着增加铜相与钨相的边界和铜的晶界,这使得电击穿分布在各个界面处,起到了分散电弧的作用,在电弧能量一定的条件下,单位区域所承受的电弧能量较小,减小了局部铜相熔化和飞溅的几率,使得电弧对材料的侵蚀方式发生了改变,由以喷溅侵蚀方式转化为蒸发气化为主的侵蚀方式,因此,WCu-Nb合金在电弧烧蚀后表面因为溶液飞溅而留下的孔洞最少;第二,铌与钨能形成连续固溶体,起到固溶强化的作用,提高钨的高温强度;另外钨铌合金在所有钨基合金中具有很好的强度和塑性配合,而且具有比纯钨更高的抗氧化性能。


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