《過偏晶電觸頭合金強磁場製備技術的基礎研究》是依託東北大學，由張林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：過偏晶電觸頭合金強磁場製備技術的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張林
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Ag-Ni和Cu-Cr過偏晶合金是發展節銀和無銀環保型電觸頭材料的重要合金。但偏晶系合金在液相區很大的成分和溫度範圍記憶體在難混溶區，凝固過程中生成兩種互不相溶的液相，極易造成嚴重的巨觀偏析，難以採用常規凝固方法直接製備出均質的電觸頭材料。探索製備均質的Ag-Ni和Cu-Cr兩種過偏晶電觸頭合金的新方法和新工藝，是降低其製造成本和提高其綜合性能的關鍵技術，具有重要的現實意義和實用價值。本項目擬利用強磁場的強磁化力和強洛侖茲力的特性，控制過偏晶電觸頭合金凝固過程中第二相的分離、生長、遷移和取向等過程，揭示強磁場下過偏晶合金凝固過程中的熱力學與動力學，建立強磁場下Ag-Ni與Cu-Cr過偏晶合金凝固過程模型，揭示不同磁感應強度、磁場梯度、磁場方向對其凝固過程的影響規律，探索凝固製備均質或第二相規則排列的過偏晶電觸頭合金的新方法和新工藝，為形成我國具有自主智慧財產權的專利技術提供理論基礎和技術基礎。
結題摘要
過偏晶系高強高導合金是發展節銀和無銀環保型電觸頭材料的重要合金。但偏晶系合金在液相區很大的成分和溫度範圍記憶體在難混溶區，凝固過程中生成兩種互不相溶的液相，極易造成嚴重的巨觀偏析，難以採用常規凝固方法直接製備出均質的電觸頭材料。探索製備均質的過偏晶電觸頭合金的新方法和新工藝，是降低其製造成本和提高其綜合性能的關鍵技術，具有重要的現實意義和實用價值。本項目利用強磁場的強磁化力和強洛侖茲力的特性，主要以Ag-Ni與Cu-Cr兩種過偏晶合金為研究對象，探索凝固製備均質或第二相規則排列的過偏晶電觸頭合金的新方法和新工藝。研究主要工作成果如下： 12T強磁場作用下，Ag-Ni過偏晶合金基體中富Ni相分布較無磁場情形均勻分散，富Ni相的尺寸分布趨於集中，分布範圍較小。強磁場可減小Ag-Ni和Cu-Cr合金液固混合區重熔富Cu相的上浮速度和生長速度，從而減輕試樣的巨觀偏析。強磁場的施加使Cu-15%Cr過偏晶合金中富Cr顆粒尺寸趨於增大，加快了Cu-Cr合金高溫區保溫時Cr顆粒的Ostwald熟化速度，促進了富Cr顆粒粗化。 在水平磁場作用實驗中，存在較大的水平溫度梯度，第二相發生了由冷端向熱端的Marangoni運動。水平穩恆磁場對Al-Bi和Zn-Bi過偏晶合金富Bi相的Marangoni運動有一定的抑制作用，且以磁場方向與富Bi相Marangoni運動方向平行時，磁場的作用效果最明顯，液滴所受的電磁拖曳力起主要作用，有效抑制了液滴遷移。 累積軋制複合後的Ag-Ni和Cu-Fe納米複合材料多層組織，第二相單層厚約為50nm左右。無磁場的作用下Ni層有更多的生長和再結晶行為，而強磁場的存在抑止了Ni相的再結晶。強磁場同樣抑止了Cu-Fe納米多層材料中Fe層的生長和粗化變形。對於兩種合金，強磁場平行於多層結構時都比垂直施加時有更好的抑制效果。 電磁攪拌套用於粉末添加法和粉末預混法中製備Ag-10wt%Ni合金，均有利於分散和細化富Ni相顆粒，隨著電磁攪拌強度的升高，富Ni顆粒尺寸分布向小尺寸集中，團簇中富Ni顆粒更均勻分散。電磁攪拌套用於高溫重熔法中，基體富Ag相由胞晶結構轉變為枝晶結構，在晶界上聚集了更多的富Ni相。施加電磁攪拌後可同時提高合金硬度和電導率，進一步獲得優於其它工藝的綜合性能。
