超音速微粒轰击制备纳米表面钨铜合金

钨铜合金具有耐高温、耐电弧烧蚀、抗熔焊、截止电流小、热电子发射能力低等性能，广泛应用于电接触材料和航空航天中的耐高温零件。

虽然钨铜合金已得到广泛应用，但其性能仍有待提高。钨铜合金作为电接触材料在服役时，由于高电压大电流在开闭过程中产生的强电弧在材料表面聚集，导致表面出现严重的局部熔化，形成烧蚀坑而引起材料过早失效。

研究发现，钨铜电接触材料性能取决与其结构组织；细小且分布均匀的显微组织可提高击穿电压、降低截流值、使烧蚀坑更为分散，从而大幅提高材料使用性能和寿命。其主要方法如下：

1、对铜含量为10%-50%的钨铜合金采用机械或化学方法对表面进行抛光并用丙酮或酒精清洗掉表面油污；

2、将经过步骤1预处理的钨铜合金置于超音速微粒轰击装置内进行表面纳米化处理；工艺参数为：气体压强为0.3-4.0MPa、气体为空气或氮气、硬质微粒粒径0.1-0.3mm、硬质微粒流量10-30g/s、硬质微粒为氧化铝（α-Al2O3）、氮化硼（BN）或S110不锈钢、电压5-30V、处理时间10-60min；

3、将经过表面纳米化处理的钨铜合金置于真空炉中，在真空度为1×10^-4-1×10^-3Pa、退火温度100-300℃、退火时间10-60min的条件下进行去应力退火即可。

用超音速喷嘴将压缩气体所携带的大量刚性微粒以超音速轰击钨铜合金表面，由于钨以一定尺寸的颗粒形式分布在铜基体上，当微粒以很高的动能连续轰击钨铜合金表面时，钨颗粒发生破碎，并在具有一定塑性的铜基体中迁移，最终使细小的钨颗粒均匀弥散的分布在铜相中；同时，基体铜相发生剧烈的塑性变形产生大量的位错、孪晶及亚结构导致晶粒细化；由于上述过程会引入一定的残余应力，材料处于一种亚稳定状态，故而经超音速微粒轰击处理后需在一定的温度下进行去应力退火，最终得到一定深度的、结构稳定的纳米层。

用此法，钨铜合金表面纳米化方法，操作简单、能耗少、成本低、生产效率高、易于工业化生产。

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