过偏晶电触头合金强磁场制备技术的基础研究

Ag-Ni和Cu-Cr过偏晶合金是发展节银和无银环保型电触头材料的重要合金。但偏晶系合金在液相区很大的成分和温度范围内存在难混溶区，凝固过程中生成两种互不相溶的液相，极易造成严重的宏观偏析，难以采用常规凝固方法直接制备出均质的电触头材料。探索制备均质的Ag-Ni和Cu-Cr两种过偏晶电触头合金的新方法和新工艺，是降低其制造成本和提高其综合性能的关键技术，具有重要的现实意义和实用价值。本项目拟利用强磁场的强磁化力和强洛仑兹力的特性，控制过偏晶电触头合金凝固过程中第二相的分离、生长、迁移和取向等过程，揭示强磁场下过偏晶合金凝固过程中的热力学与动力学，建立强磁场下Ag-Ni与Cu-Cr过偏晶合金凝固过程模型，揭示不同磁感应强度、磁场梯度、磁场方向对其凝固过程的影响规律，探索凝固制备均质或第二相规则排列的过偏晶电触头合金的新方法和新工艺，为形成我国具有自主知识产权的专利技术提供理论基础和技术基础。

过偏晶系高强高导合金是发展节银和无银环保型电触头材料的重要合金。但偏晶系合金在液相区很大的成分和温度范围内存在难混溶区，凝固过程中生成两种互不相溶的液相，极易造成严重的宏观偏析，难以采用常规凝固方法直接制备出均质的电触头材料。探索制备均质的过偏晶电触头合金的新方法和新工艺，是降低其制造成本和提高其综合性能的关键技术，具有重要的现实意义和实用价值。本项目利用强磁场的强磁化力和强洛仑兹力的特性，主要以Ag-Ni与Cu-Cr两种过偏晶合金为研究对象，探索凝固制备均质或第二相规则排列的过偏晶电触头合金的新方法和新工艺。研究主要工作成果如下：. 12T强磁场作用下，Ag-Ni过偏晶合金基体中富Ni相分布较无磁场情形均匀分散，富Ni相的尺寸分布趋于集中，分布范围较小。强磁场可减小Ag-Ni和Cu-Cr合金液固混合区重熔富Cu相的上浮速度和生长速度，从而减轻试样的宏观偏析。强磁场的施加使Cu-15%Cr过偏晶合金中富Cr颗粒尺寸趋于增大，加快了Cu-Cr合金高温区保温时Cr颗粒的Ostwald熟化速度，促进了富Cr颗粒粗化。. 在水平磁场作用实验中，存在较大的水平温度梯度，第二相发生了由冷端向热端的Marangoni运动。水平稳恒磁场对Al-Bi和Zn-Bi过偏晶合金富Bi相的Marangoni运动有一定的抑制作用，且以磁场方向与富Bi相Marangoni运动方向平行时，磁场的作用效果最明显，液滴所受的电磁拖曳力起主要作用，有效抑制了液滴迁移。.累积轧制复合后的Ag-Ni和Cu-Fe纳米复合材料多层组织，第二相单层厚约为50nm左右。无磁场的作用下Ni层有更多的生长和再结晶行为，而强磁场的存在抑止了Ni相的再结晶。强磁场同样抑止了Cu-Fe纳米多层材料中Fe层的生长和粗化变形。对于两种合金，强磁场平行于多层结构时都比垂直施加时有更好的抑制效果。. 电磁搅拌应用于粉末添加法和粉末预混法中制备Ag-10wt%Ni合金，均有利于分散和细化富Ni相颗粒，随着电磁搅拌强度的升高，富Ni颗粒尺寸分布向小尺寸集中，团簇中富Ni颗粒更均匀分散。电磁搅拌应用于高温重熔法中，基体富Ag相由胞晶结构转变为枝晶结构，在晶界上聚集了更多的富Ni相。施加电磁搅拌后可同时提高合金硬度和电导率，进一步获得优于其它工艺的综合性能。