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SPS制备WC弥散强化铜触头材料的研究
摘要：
本文将介绍一种SPS（sparkplasmasintering，放电等离子体烧结）制备WC弥散强化铜触头材料的方法，该方法通过将WC粉末和铜粉末混合，添加适量的碳化物和氧化物作为助剂，经过SPS进行烧结而得到的铜/WC弥散强化材料性能得到大幅提升。本实验结果表明，SPS制备WC弥散强化铜触头材料的方法具有简单、高效、可控性好等优点，可作为未来铜合金电触头材料的良好发展方向。
1.引言
铜及其合金的电触头材料已经被广泛应用于工业、交通、电子、电气等领域。随着科技的快速发展，人们对铜触头材料的要求也越来越高，如更高的耐磨、更高的导电性、更高的机械性能等。革新铜触头材料对安全、稳定、高效的电气设备的需求迫切显得尤为重要。WC（碳化钨）是一种优良的硬质合金材料，其硬度和抗磨性能远高于铜及其合金材料。为了提高铜触头材料的综合性能，研究WC弥散强化铜合金显得尤为重要。目前，常见的WC弥散强化铜材料的制备方法主要包括粘结剂法、等离子喷涂法、化学还原法等，但由于它们制备工艺的复杂性和较高的制备成本，影响了其在工业中的应用。与此相反，SPS方法作为一种新型的强制超快速烧结技术具有快、节能、高效等诸多优点，在制备WC弥散强化铜合金方面有着广泛的应用前景。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验使用的原始材料有碳化钨粉末（99.8％）、铜粉末（99.999％）、碳化物助剂（1.5％）、氧化物助剂（0.5％）。
2.2烧结工艺
将铜粉末和WC粉末按照不同比例混合，并添加适量的碳化物和氧化物助剂。将混合物置于SPS装置中，根据实验要求设置温度、压力、保温时间等参数。烧结完成后取出样品进行表征分析。
3.结果与讨论
实验结果表明，通过SPS制备的WC弥散强化铜触头材料具有以下特点：
3.1组织微观结构
观察实验样品的断口，并使用扫描电镜对其进行微观观察，可以看出WC颗粒均匀分布在铜基体之中，WC颗粒量增加，铜基体有形变现象，但没有出现裂纹和不良变形现象。
3.2导电性能
SPS制备的WC弥散强化铜触头材料，其电导率比起传统铜触头材料得到了显著提升。这是因为WC的高导电性质能够抵抗局部电流浓度过高导致的融化现象，因此增加了触头的使用寿命。
3.3硬度和耐磨性
SPS制备的WC弥散强化铜触头材料在硬度和耐磨性方面都得到了提升。其中硬度得到提升主要是由于加入了WC颗粒，而耐磨性则是由于WC颗粒的强度、硬度和耐磨性能得到提高。
4.结论
通过SPS制备WC弥散强化铜触头材料的方法具有制备过程简单、效率高预测性强的优点。实验结果表明，WC弥散强化铜合金经过SPS烧结工艺后，其综合性能得到提升，适用于制造高性能铜合金触头材料。未来工作需要进一步深入研究WC颗粒含量、烧结温度、时间等参数对材料性能的影响，以及进一步优化材料中WC与铜的比例，以实现最佳性能的平衡。