论文部分内容阅读
当前，叠层材料的研究受到国内外学者的广泛关注，特别是双金属叠层材料，它具有许多单体材料所没有的特殊物理、力学性能，受到人们日益重视。Ag基电接触材料是在航空、航天、国防等高技术领域和民用工业广泛应用的功能材料，也是目前研究的热点。本课题以开展银基电接触材料基础研究为目的，用互溶度很小的AgCu4Ni0.5和商业纯Ni片为原料，通过热压烧结结合大变形轧制复合的方法制备了单层厚度接近纳米级的多层AgCu4Ni0.5/Ni复合材料。运用SEM、EDXA、EPMA等手段分析了材料的单层厚度，表面形貌及元素扩散情况。测试了不同道次材料加工态和最后道次材料退火态的力学性能，取得了如下研究结果。
（1）通过8个道次的累积叠轧大变形轧制，复合材料中Ag合金层的厚度达到200nm左右，Ni层厚度达到100nm左右，表明通过累积叠轧大塑性变形，获得了层厚接近纳米尺度的超溥叠层材料；退火态材料SEM分析表明，与在低温下退火比较，在高温下退火后材料中微叠层厚度无明显变化，具有很好的尺寸稳定性，而界面更加模糊，表明界面元素扩散加重。加工态材料力学性能测试结果表明，材料的强度大大高于纯组元材料强度，并随着道次的进行，强度呈递增的态势，最大抗拉强度为543.644MPa，硬度达198.93HV。退火态材料的拉伸强度在500℃的高温下退火处理后为401.643MPa，硬度为141.26Hv，表明经过大变形处理，材料在高温下仍能保持较高的强度和硬度，使材料性能具有较好的高温稳定性。
（2）通过SEM表面形貌观察分析表明，对于Ag合金层，在变形过程中始终保持层状连续结构：对于Ni层，由于Ni的模量比Ag高，塑性变形能力较差，在轧制过程中发生了颈缩，前几道次基本保持层状结构，但到了最后道次，颈缩、分离严重，使层状结构失去连续，Ni层以不连续的分散状态分布在Ag合金基体中。
（3）EDXA分析表明，随着轧制的进行，复合材料中两组元层及界面的成分发生明显变化，相互扩散不断增强。电子探针微区分析表明，元素分布图由清晰的条带状逐渐过渡到以Ag合金层为基体，Ni组元层在基体中呈不连续分布，整个区域内Ag、Cu、Ni等元素发生了明显的扩散，形成比较均匀的分布形态。
本文首次采用热压烧结与轧制复合相结合的途径，实现了互溶度极小的AgCu4Ni0.5合金和Ni的有效合金化，获得单层厚度为近纳米级的叠层复合材料。通过轧制复合，一方面使得材料的力学性能得到提升，另一方面通过加入贱金属Ni、Cu等也可以大大节约贵金属银的用量，在电接触材料领域具有很好的开发应用前景。