銀基電刷材料組織及性能的研究

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1、銀基電刷材料組織及性能的研究第24卷第2期兵器材料科學(xué)與工程ol.24No.2V2001年3月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMar.2001鄭冀高后秀李寶銀（天津大學(xué)材料與工程學(xué)院）耍:研究了一系列銀基電刷材料，通過對電性能和摩擦、蘑損性能的研究，篩選出最佳電刷材料;并對電刷的對偶材料貨幣銀進(jìn)行了分析。試驗表明，以Ag關(guān)鍵詞:電刷材料;滑環(huán);摩擦磨損中圖分類號:TM97文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004—244X(2001)02—0026—04MoS2G為電刷，貨幣銀為滑環(huán)材料，具有優(yōu)良的電性能和摩擦磨損性能。并對電刷和滑環(huán)材料的表煩微觀結(jié)構(gòu)與性能

2、之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。銀基電刷材料是最常見的電接觸材料，主耍用于航天和航空工業(yè)中的電接觸元件，是必不可少的電器元件。無論是航空和宇航用儀表系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及電機、電器及電路裝置都大量使用，它擔(dān)負(fù)著相對滑動部件的接通，關(guān)閉以及電傳遞的作用，因此對它不僅有電性能方面的耍求,還有摩擦、磨損性能的要求;即要求其精確、可靠、壽命長。銀具有高的導(dǎo)電性和抗真空冷焊性，但機械性能及耐磨性較差;因此研制既具有高的導(dǎo)電性，又具有高的耐蘑和良好機械性能的銀基電刷復(fù)合材料，以滿足航天和航空工業(yè)對電接觸元件的需要。本文研制了一系列銀基電刷材料，并對其電性能和摩擦、磨損性能進(jìn)行了研究。并通過材料表面微觀結(jié)構(gòu)的分析

3、,研究材料性能與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。2實驗結(jié)果與討論2.1電刷材料的選擇由表1可以看到,AgMoS2材料的機械性能最低，隨著石墨的加入機械性能提高，當(dāng)加入組元Ta后,沖擊強度提高5倍,抗彎強度提高1倍，硬度提高84%。由此看出,復(fù)合相的加入，對提高材料的機械性能是有利的，尤其是硬質(zhì)相Ta的加入，起到了彌散強化基體的作用/吏機械性能成倍增長。表2列出銀基電刷材料的電性能和摩擦磨損性能。表1列出了配制的一系列銀基電刷材料的成分和機械性能材料AgMoS2MoS2GNbSe2TaMoS2GG密度/(103kg?m-3)硬度(HB)/MPa沖擊強度0.130.150.330.67抗彎強度104216

4、0017002298/kg?m?cm-2/kg?cm-28.17.98.08.92703305404961實驗方法銀基電刷復(fù)合材料是采用粉末冶金工藝進(jìn)行制備的。將配制好的銀基復(fù)合材料放入模具屮冷壓成型后，在氫氣保護(hù)氣氛850°C下燒結(jié)'再在460°C下經(jīng)熱補壓后，得到尺寸為20mmX30mmX25mm的塊狀材料?；h(huán)材料為鑄造Ag金，直徑45mm,厚度8mm。10Cu的貨幣銀合AgAgAgG為石墨表2銀基電刷材料的電性能和摩擦磨損性能材料AgAgAgAgMoS2MoS2GNbSe2TaMoS2GG電阻率電噪?yún)?(X10-88.m)/m82.752.863.173.964.03.00.81.

5、3摩擦系數(shù)0.110.160.210.24蘑損率/mg4.53.11.30?9摩擦磨損性能在栓■盤式高溫試驗機上進(jìn)行，負(fù)荷19.6N,速度lm/s川寸間lho電噪音是在EMM試驗機上進(jìn)行，材料的微觀分析在EPM子探針微區(qū)分析儀上進(jìn)行。X收稿日期:2001-01-10810型電由表2可以看到,復(fù)合相組元的加入使材料的第2期27電阻率有所增大/旦電噪音卻降低”尤其是NbSe2及Ta的加入，使電噪音降低5倍和3倍，它對提高電刷材的電接觸電性能是非常好。復(fù)合相組元的加入使摩擦系數(shù)升高,但磨損率降低3~5倍,材料的耐磨性大大提高。綜合以上四種銀基電刷材料，以AgTaMoS2G的電性能和摩擦磨損性能最

6、TaMoS2G作為電刷材佳。因此我們選擇Ag2.2組織形貌TaMoS2G復(fù)合材料的金相照片，圖2所示為它的各組分的面分布。圖1是Ag圖1AgTaMoS2G電刷的金相照片（500X)料，對它的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。a—Agb—Ta元素C—Mo元素d—S兀素圖2AgTaMoS2G電刷各組分的面分布(500X)e—石墨由圖1、圖2可以看出，在銀基電刷復(fù)合材料中，以銀為主體，作為電刷的基體材料,主要起導(dǎo)電作用淇中連續(xù)分布著石墨和二硫化帆它們都是固體潤滑劑，起潤滑作用，而且石墨還具有一定的滅電弧作用;元素鈕均勻分布于整個電刷材料中，作為硬質(zhì)TaMoS2G電刷材料具有優(yōu)良的電性能、機械性能和摩擦磨損性能。

7、2.3滑環(huán)材料的選擇滑環(huán)作為電刷材料的對偶材料，它的性能好壞直接影響到電接觸元件的可靠性和電性能。所以,我們對28兵器材料科學(xué)與工程第24卷TaMoS2G為電刷與幾種幣銀環(huán)配對的試驗數(shù)據(jù)。表4幾種滑環(huán)材料性能對比試驗滑環(huán)材料幣銀幣銀?2幣銀?3密度/g?m-10.7010.3710.19電接觸性能和摩擦磨損性能，尤其是幣銀3表現(xiàn)出最佳的性能。圖2為三種幣銀滑環(huán)材料的金相照片。2.4摩擦磨損性能與表面結(jié)構(gòu)的分析在EMM試驗