贵/廉复合材料用银合金复层的腐蚀及磨损性能研究

论文摘要

贵/廉复合电接触材料兼备贵金属优良的电接触性能和廉金属的良好机械性能和导电导热性能,能获得质优价廉的最佳效果,因而具有广泛地应用前景。其电接触复层使用性能的优良是保证电接触元件质量的关键。AgCuZnNi、AgCuNiRE和AgCuPdNi等系列新型复层银合金,具有较高的强度、良好的导电性能,在实际生产中已获得成功应用。但目前国内外有关这些新型电接触材料的研究报道还较少。本文主要对上述新型银合金的腐蚀及磨损行为进行研究。通过电化学试验、微摩擦磨损试验和光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）以及X射线衍射（XRD）等分析技术研究了AgCuZnNi、AgCuNiRE和AgCuPdNi系列银合金在不同浓度（0.5,1,2%）Na2S和3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为以及合金在室温及高温（80℃）下的摩擦磨损性能,考察了合金元素Zn、Cu、稀土元素（La/Ce）及Pd对上述银合金腐蚀性能的影响,探讨了银合金的腐蚀机理和磨损机制。研究表明,试验银合金的基体相均为α-Ag,其第二相组织的分布受合金元素的不同影响较大。稀土元素的添加、增加Cu元素的含量均能明显改善其第二相分布,从而改善银合金的腐蚀及磨损性能。腐蚀性能研究表明,少量Zn元素的加入导致试验银合金的腐蚀电流密度增大,从而不利于其耐蚀性的提高;而增加合金中Cu元素含量,加入少量的RE（La/Ce）或Pd元素均有利于减小其腐蚀电流密度,从而提高合金在Na2S和NaCl溶液中的耐蚀性。随着Na2S溶液浓度的增加,合金的自腐蚀电位负移,腐蚀倾向增大,但因表面有钝化膜生成,合金腐蚀速度呈减小趋势。第二相分布均匀,尺寸细小的合金在腐蚀过程中能形成均匀、致密且与基体结合良好的钝化膜。合金在NaCl溶液中没有明显钝化现象。摩擦磨损性能研究表明,Ag-6Cu-Zn-0.3Ni和Ag-4Cu-0.3Ni-RE合金的摩擦系数及磨损量显著低于Ag-4Cu-0.3Ni合金,耐磨性较好,并且在高温下表现出优异的耐高温磨损性能。试验银合金在小载荷试验条件下的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,在加速磨损条件下为粘着磨损和疲劳磨损的混合磨损机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电接触及电接触材料
• 1.2.1 电接触
• 1.2.2 接触电阻
• 1.2.3 电接触材料
• 1.2.4 贵/廉金属复合电接触材料
• 1.2.5 银合金复层电接触材料
• 1.3 银合金的腐蚀性能
• 1.3.1 银合金的腐蚀行为
• 1.3.2 防止银合金腐蚀失效的方法
• 1.4 电接触材料的机械磨损性能
• 1.5 课题的研究意义与主要内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 2 试验材料及研究方法
• 2.1 试验材料的选择和制备
• 2.2 试验装置与试验参数
• 2.2.1 金相显微分析
• 2.2.2 扫描电镜及能谱分析
• 2.2.3 X 射线衍射分析
• 2.2.4 维氏硬度测试
• 2.2.5 腐蚀电化学测量
• 2.2.6 摩擦磨损试验
• 3 银合金显微组织分析
• 3.1 Ag-Cu-Zn-Ni 系合金显微组织分析
• 3.2 Ag-Cu-Ni-RE 系合金显微组织分析
• 3.3 Ag-Cu-Pd-Ni 系合金显微组织分析
• 3.4 小结
• 4 银合金腐蚀性能研究
• 4.1 Ag-Cu-Zn-Ni 系合金的电化学腐蚀性能
• 2S 溶液中的电化学腐蚀'>4.1.1 合金在不同浓度Na₂S 溶液中的电化学腐蚀
• 4.1.2 合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀
• 4.1.3 腐蚀形貌分析
• 4.1.4 腐蚀表面XRD 分析
• 4.2 Ag-Cu-Ni-RE 系合金的电化学腐蚀性能
• 2S 溶液中的电化学腐蚀'>4.2.1 合金在不同浓度Na₂S 溶液中的电化学腐蚀
• 4.2.2 合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀
• 4.2.3 腐蚀形貌分析
• 4.2.4 腐蚀表面XRD 分析
• 4.3 Ag-Cu-Pd-Ni 系合金的电化学腐蚀性能
• 2S 溶液中的电化学腐蚀'>4.3.1 合金在不同浓度Na₂S 溶液中的电化学腐蚀
• 4.3.2 合金在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀
• 4.3.3 腐蚀形貌分析
• 4.3.4 腐蚀表面XRD 分析
• 4.4 腐蚀机理分析与讨论
• 4.4.1 Cu和Zn元素对银合金腐蚀的影响
• 4.4.2 RE元素对银合金腐蚀的影响
• 4.4.3 元素Pd对银合金腐蚀的影响
• 4.5 小结
• 5 银合金微摩擦磨损性能研究
• 5.1 小载荷试验条件下的摩擦磨损试验
• 5.1.1 Ag-Cu-Zn-Ni 系合金的摩擦磨损性能
• 5.1.1.1 合金的摩擦系数
• 5.1.1.2 合金的磨损量
• 5.1.1.3 合金的磨损形貌分析
• 5.1.2 Ag-Cu-Ni-RE 系合金的摩擦磨损性能
• 5.1.2.1 合金的摩擦系数
• 5.1.2.2 合金的磨损量
• 5.1.2.3 合金的磨损形貌分析
• 5.2 加速试验条件下的摩擦磨损试验
• 5.2.1 Ag-Cu-Zn-Ni 系合金的摩擦磨损性能
• 5.2.1.1 合金的摩擦系数
• 5.2.1.2 合金的磨损量
• 5.2.1.3 合金的磨损形貌分析
• 5.2.2 Ag-Cu-Ni-RE 系合金的摩擦磨损性能
• 5.2.2.1 合金的摩擦系数
• 5.2.2.2 合金的磨损量
• 5.2.2.3 合金的磨损形貌分析
• 5.3 磨损机理分析与讨论
• 5.3.1 Ag-Cu-Zn-Ni 系合金磨损机理分析与讨论
• 5.3.2 Ag-Cu-Ni-RE 系合金磨损机理分析与讨论
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果