【摘 要】
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CuCr合金是普遍应用于中高压真空开关中的电触头材料。由于Cu、Cr二者互不相容,密度、熔点相差很大的特点,传统工艺制备的CuCr合金存在一些晶粒粗大、工艺复杂等不足之处。鉴于上述问题,本文采用激光增材制造技术制备CuCr30复合材料,利用激光增材制造技术的快速升温、快速凝固的特点,力争制备出组织均匀、晶粒细小的CuCr30复合材料,研究激光增材制造工艺和后续处理方法对CuCr30复合材料组织结构
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CuCr合金是普遍应用于中高压真空开关中的电触头材料。由于Cu、Cr二者互不相容,密度、熔点相差很大的特点,传统工艺制备的CuCr合金存在一些晶粒粗大、工艺复杂等不足之处。鉴于上述问题,本文采用激光增材制造技术制备CuCr30复合材料,利用激光增材制造技术的快速升温、快速凝固的特点,力争制备出组织均匀、晶粒细小的CuCr30复合材料,研究激光增材制造工艺和后续处理方法对CuCr30复合材料组织结构和性能的影响,为激光增材制造CuCr30复合材料提供新的理论依据与实践方案。采用控制变量法,摸索出激光增材制造CuCr30复合材料的最佳成型工艺参数:激光功率P=3000 W,扫描速度v=480 mm/min,光斑直径d=3 mm,送粉速率10 g/min,搭接率30%,Z轴提升量0.5 mm,扫描路径为往复交错扫描。从宏观看,激光增材制造的CuCr30复合材料成形性良好,表面光滑无裂纹。从微观看,材料中无裂纹,存在少量孔隙及Cr的聚集,Cr呈半熔化状态或细小树枝状,与Cu结合紧密,分布基本均匀。为进一步提高材料的致密度、均匀性,采用固溶处理后热压的方法,改变材料的组织结构,提高其性能。600℃以上18.9%压下量的热压,减少材料内孔隙,压扁晶粒,使组织更加致密。其中Cu的晶粒尺寸15~30μm,Cr尺寸最小可达1μm以下。热压后CuCr30复合材料硬度103 HV5/500/15,400℃时热膨胀系数15.5×10-6/℃,室温时电阻率4.05×10-8Ω·m,致密度98.45%,符合低Cr含量铜铬触头材料的标准要求。
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