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掺杂物对钨铜合金组织与性能的影响

发布时间:2019-03-18来源:点击:1882

  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。

  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***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对钨铜合金的抗电弧烧蚀性的影响,主要有以下二个方面。***,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,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***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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