Cu-Cr-Zr合金电滑动磨损行为研究.pdf

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1、Cu．Cr-Zr合金电滑动磨损行为研究李伟(上海交通大学材料科学与工程学院，上海200030)摘要：将经过480℃x2h时效处理和拉拔成形制得的Cu一040Cr-0．10Zr合金线材在自制电磨损试验机上进行电滑动磨损实验，并运用扫描电子显微镜、能谱分析等方法对Cu．Cr-Zr合金滑动磨损表面形貌及电磨损机理进行了观察和分析。结果表明，在不加载电流的情况下，Cu．Cr-Zr合金的滑动磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损；在载流条件下的磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损以及电烧蚀磨损，并且随着电流强度的增大，粘着磨损和电烧蚀磨损的程度也越严重。关键词：Cu-Cr-Zr合金；电滑动磨损；磨损机理中图分类号：T

2、Gl46．1：TGl44文献标识码：AElectricalSlidingWearBehaviorofCu·-Cr-ZrAlloyLIWrei(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030，China)Abstract：UsingSEMandEDS，theelectricalslidingwornsurfaceandmechanismofCu-0．40Cr-0，10Zralloy,whichweretestedonselfmadeelectricalweartestfacili

3、tyafterbeendrawnintowirematerialsandagedat480℃for2h．areinvestigatedinthispaper．ThewearmechanismofCu-Cr-Zralloyismadeupofadhesivewearandabrasivewearwithoutcurrent，whileadhesivewear,abrasivewearandarcerosionwouldbethedominatemechanismundercurrents．Thetrendofadhesivewearandarcerosionwouldbeseriouswit

4、htheincreased／currents．Keywords：Cu-Cr-Zralloy；electricalslidingwear；wearmechanism随着科学技术的发展、社会的进步，电气化铁路作为一种重要的交通工具越来越为人们所重视。作为时效析出强化型【1】的Cu．C卜Zr合金，因其具有良好的导热导电性、较高的强度以及优良的耐磨性能等优点，已在高速电气机车的架空导线等方面得到广泛使用【H】。随着现代高速电气化列车运行速度的不断提高，对铜接触线的性能也提出了越来越高的要求。一方面，要求铜接触线有较高的导电率和机械强度；另一方面，还要求其具有优良的耐磨性能吼与其它材料领域在摩擦学方

5、面的研究16】较多相比，在Cu．Cr-Zr合金摩擦、磨损方面，国内外相关研究【7J尚不足，尤其在电滑动磨损机理的研究方面有待于进一步深入。本文选择Cu．Cr-Zr合金，在不同载流条件下进行电滑动磨损实验，对其磨损行为及机理展开了研究与探讨，以期为进一步提高该材料的耐磨性能提供理论研究基础。1实验材料与方法试验用Cu．Cr-Zr合金在ZG．0．01型真空中频基金项目：国家“863”计划资助项目(2002AA33lll2)作者简介：李伟(1981一)，男，河南商丘人，博士研究生。感应熔炼炉(MF)中熔炼而成。合金的最终成分(质量分数)为：Cu．0．40Cr-O．10Zr。合金铸锭经切除冒口、去

6、皮后锻造成直径为25mm的棒材。合金进行950℃X1h固溶处理后，根据相关研究结果【8J，选择最佳时效工艺(480℃×2h)对棒材进行时效处理和拉拔变形，最终得至1]07．1mm的线材，作为滑动磨损试验材料。根据电气化铁路弓网结构和接触线使用状态，自行设计并制作了电滑动磨损试验机，加载不同电流(0A、15A、30A和50A)进行4h的磨损试验。利用能谱分析技术(EDS)对磨损表面进行分析，并在JSMJEOL．5610LV扫描电子显微镜(SEM)下进行磨损表面形貌观察和磨损机理分析。2试验结果及分析图1是Cu．Cr-Zr合金在未加电流时进行4h的磨损试验后的磨损形貌。从图1中可以看出，在磨损

7、滑动方向上有明显的犁沟和切削痕迹，还有一些较大的片状层，为磨损过程中产生的转移附着膜。说明磨损过程中存在着粘着、塑性变形、转移膜断裂脱落及显微切削等现象，表明磨损形式主要为粘着磨损和磨粒磨损。《金属热处理》2005年第30卷增刊(a)显微切削痕迹(b)转移附着膜图1．Cu．Cr-Zr合金在未加电流时的磨损形貌Fig．1MorphologyofwornsurfacesofCu-Cr-Zralloywithoutelectr