Ni 含量对 CuNiAl 合金导电率及摩擦性能的影响-论文.pdf

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1、第32卷第1期西安航空学院学报V01．32No．12014年1月JournalofXi’anAeronauticalUniversityJan．2014Ni含量对CuNiAl合金导电率及摩擦性能的影响王永锋，曹静(西安航空学院机械学院，陕西西安710077)摘要：采用熔铸法制备CuNiA1合金，Cu含量为95wt，Ni／A1原子比分别为1：3、1：2、1：1、2：1、3：1的CuNiA1合金。利用涡流电导仪和磨损试验机测量了不同状态合金的导电率。研究发现：CuNiAl合金随着Ni含量的逐渐增加，导

2、电率减小，合金的黏着磨损减弱，磨粒磨损现象明显增加。关键词：CuNiA1合金；导电率；磨损机制中图分类号：TH142．2文献标识码：A文章编号：1008—9233(2014)01—0027—03由于具有较高的强度、硬度、优异的耐腐蚀性、溶对Cu合金的电导率影响不大，使Ni—Al系金属仅次于银的导电性和良好的耐热性，铜合金成为国间化合物被认为是Cu基体上理想的增强材料。鉴民经济发展中具有重要作用的一类金属材料，且在于CuNiAl合金潜在的优异的力学性能、摩擦磨损许多领域具有其它材料不可替代的作用。在

3、铜镍性能、导电性和导热性等，高性能新型CuNiAI合金合金中，研究较多的有Cu—Ni—Si系合金和Cu—材料已经成为国内外专家研究热点。Ni—Sn系合金等两种合金体系。针对Cu—Ni—si1试验材料和试验过程和Cu—Ni—Sn两种合金系，研究的主要目的是开发可用作导线框架等电工材料。随着国民经济的1．1原料发展和交通运输市场竞争的加剧，提高铁路运营速实验所采用的原料为Cu(99．9wt)、Ni(99．度已成为一个亟待解决的重要课题，其要求接触线99wt)、A1(99wt．)的块状材料。将原料先用材

4、料在具有良好导电性的同时，还应具有高的机械5的稀盐酸溶液浸泡清洗除去表面氧化物，然后强度以及良好的耐磨性。目前，用作接触线的铜合用酒精清洗、烘干。根据实验需要，设计了以下成金材料普遍存在耐磨性较差强度低，易断线、弓网分配比，如表1所示。故障高等缺点。因此，制备出一种集合良好导电表1CuNiAl合金成分配比性、强度和硬度以及良好耐磨性的铜合金是目前亟待解决的重要工程课题。传统的Cu基合金具有较高的导电性能，但较低强度大大限制了其在工程领域的应用。因此，在保证高导电性的基础上，提高Cu基合金的强度成为

5、目前高强高导铜合金的研究焦点。过渡金属间化合物如Ni—Al系化合物具有良好的热稳定性，高的硬度、优良的高温耐磨和耐腐蚀性能等，被认为是耐磨元件的理想材料。Al原子在Cu中的固收稿日期：2013—12—28作者简介：王永锋(1978一)，男，陕西宝鸡人，讲师，从事新材料开发研究。28西安航空学院学报第32卷1．2试样制备通过真空烧结炉采用近平衡凝固实验制备试塑样。首先，将称量好的试样按位置放人到预先准备殛好的带孔石墨砖中，石墨砖孔的直径约为O12mm，将石墨砖放入真空烧结炉中。先对烧结炉抽真空，通人

6、氩气，然后以10K／min的速率升温到1500℃，12I：1213：1然后保温30min，然后随炉冷却到室温。Ni／Al合金的布氏硬度1．3电导率测试电导率的测试在7501型涡流电导仪(EcA)上进行，并根据国际YS／T478—2005进行测试和相关数据处理。测试前应将测试面磨平、尺寸均匀，用细砂纸除去表面氧化皮，再用酒精清洗，烘干后进行测量。将涡流电导仪分别用高值标准试块和低值标准试块进行校准，测量时将探头与平稳的与试样表面不同区域接触，记录各区域电导率数值，图2合金的导电率测量7次取平均值作为

7、材料的电导率值。将所测从CuNiAl合金的硬度值分析来看，随着Ni元的数据用公式(导电率IACS：0／58．0×100)转素含量增大，合金硬度值逐渐增大。这种变化是由化为国际标准退火铜(％IACS)导电率。其中式中于Ni作为主要组元添加到铜合金中，是以溶质原a为材料的电导率。子的形式溶解在铜的基体中，形成了铜镍固溶体，1．4摩擦磨损测试对合金起到了固溶强化的作用，从而提高了铜合金摩擦磨损测试是在(MuM一5G)型销一盘磨损的硬度。从显微组织中可以发现，枝晶间存在着第试验机上进行测试的。测试前需将试

8、样切割成小二相，由于第二相硬度较高，对合金起到了第二相强化作用，随镍含量的增多，第二相逐渐增多同样块，两对面打磨平行，用砂纸打磨使表面光滑平整。也提高了合金的力学性能。为保证试验的准确性，在摩擦磨损试验机上对试样进行1500#砂纸的预磨，以保证对磨表面的平整2．2CuNiAl合金的导电率分析性。随后，将试样置于丙酮中，用超声波清洗机清Cu含量为95时合金的导电率随镍铝原子比洗干净后，称量试样摩擦前的质量，再将试样置于的变化如图2所示。由图可知，cuNiAl合金的导电率随着镍铝原子比