碳纳米管和TiB₂混杂增强铜复合材料的电弧侵蚀行为

龙飞^1,2,3，贾淑果^1,2,3，国秀花^1,2,3，宋克兴^1,2,3，冯江⁴，张胜利^1,2,3，梁淑华⁴

1. 河南科技大学材料科学与工程学院2. 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室3. 有色金属共性技术河南省协同创新中心4. 西安理工大学材料科学与工程学院

摘 要：采用放电等离子烧结（SPS）工艺制备出不同混杂比例碳纳米管（CNTs）和TiB₂混杂增强铜（CNTsTiB₂/Cu）复合材料,对复合材料致密度、硬度、导电率、导热率和显微组织进行了对比和分析。同时对复合材料进行了电接触试验,研究了不同电流条件下CNTs与TiB₂混杂比例对CNTs-TiB₂/Cu复合材料电弧侵蚀行为的影响。结果表明:随着CNTs与TiB₂混杂比例的增加,CNTs-TiB₂/Cu复合材料的密度、硬度、导电率和导热率逐渐降低,铜基体晶界分离现象越来越明显;在特定电流条件下,合适的CNTs-TiB₂混杂比例可提高CNTsTiB₂/Cu复合材料的抗电弧侵蚀性能;当电流为5A和10A时,CNTs与TiB₂混杂比例为4∶1的平均燃弧能量、平均燃弧时间和材料转移量达到最低,而电流为15A时,CNTs与TiB₂混杂比例为1∶4的平均燃弧能量、平均燃弧时间和材料转移量达到最低。电弧侵蚀后阴极出现熔池、气孔及熔融金属铺展等特征,且随着CNTs与TiB₂混杂比的增加,CNTs-TiB₂/Cu复合材料熔池面积减小,气孔数量变少,熔融金属铺展的特征减弱。

关键词：CNTs-TiB2/Cu复合材料;混杂增强;电弧侵蚀行为;燃弧能量;材料转移;