激光表面處理對CuCr50合金組織與性能的影響.pdf

1、CuCr合金結(jié)合了Cr的高硬度與Cu的良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性，同時具備開斷電流能力大、抗熔焊性能好等優(yōu)良性能，而廣泛應(yīng)用在電氣領(lǐng)域以及其它相關(guān)領(lǐng)域。在眾多種類的CuCr合金中，CuCr50是應(yīng)用較成熟的一種，它主要應(yīng)用于中、高壓系統(tǒng)中。在使用的過程中發(fā)現(xiàn)，熔滲法生產(chǎn)的CuCr50合金存在晶粒粗大，強(qiáng)度及耐電壓強(qiáng)度不足，致密性差等缺點(diǎn)，影響真空斷路器的壽命，進(jìn)而限制高電壓、小型化真空斷路器的發(fā)展。此外，研究發(fā)現(xiàn)電擊穿首先發(fā)生在耐電壓強(qiáng)度較低的Cr

2、相。因此，本課題主要是對CuCr50合金Cr相進(jìn)行強(qiáng)化。
　　本課題采用激光表面處理技術(shù)對CuCr50合金進(jìn)行表面強(qiáng)化，具體是利用Nd：YAG激光器分別對合金進(jìn)行激光重熔處理、激光合金化（Ni）處理、激光合金化（Co）處理，以達(dá)到細(xì)化組織、提高組織均勻性與致密性以及合金強(qiáng)度的目的。激光處理后，對CuCr50合金處理前后的顯微組織、物相結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電率、顯微硬度與耐磨性進(jìn)行測試與分析。
　　采用YAG激光器探索出了適合CuCr50

3、合金的激光工藝范圍：激光功率400-500W、離焦量4-5mm、掃描速度4mm/s等。在此工藝條件下獲得的重熔層與合金層表面平整，且為冶金結(jié)合。
　　研究了激光重熔處理對CuCr50合金的組織與性能的影響：合金表面形成了致密的重熔層，重熔區(qū)厚度約為120μm，組織均勻，Cr相尺寸明顯變小，表面孔洞明顯減少，致密性提高；合金重熔區(qū)沒有新相的產(chǎn)生；導(dǎo)電率有所降低，但降低程度較小，仍然高于使用要求；合金重熔區(qū)顯微硬度得到明顯提高，最高為

4、540HV，是基體的2.25倍；合金的重熔層的摩擦系數(shù)降低0.15，重熔層的磨損失重量比原始合金的失重量減少，處理后合金的耐磨性得到提高。
　　研究了激光表面合金化（Ni）處理對CuCr50合金的組織與性能的影響：合金表面形成了致密的合金層，組織均勻，Cr相晶粒更加細(xì)小，表面微孔明顯減少，致密性提高；合金層出現(xiàn)了Ni相；合金的電導(dǎo)率比原始合金略有降低，但仍然高于使用要求；合金層顯微硬度提高至400~700HV；合金層的摩擦系數(shù)低于

5、原始合金，磨損失重量遠(yuǎn)低于原始合金的失重量，降低83.3％，磨損為輕微的粘著磨損和磨粒磨損，處理后CuCr50合金的耐磨性得到提高。
　　研究了激光表面合金化（Co）處理對CuCr50合金的組織與性能的影響：合金表面形成了致密的合金層，Cr相得到明顯細(xì)化，形成獨(dú)特的條狀組織，表面孔洞明顯減少，致密性提高；合金層出現(xiàn)了Co相；合金的電導(dǎo)率比原始合金降低約14.6%，但仍然高于使用要求；合金層顯微硬度提高至380~475HV；合金層的