CN112981168A - 一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料及其制备方法。所述铜基受电弓滑板材料通过对包括以下的原料组分经过粉末热锻获得:铁‑磷合金粉5~6wt%,粒度范围为‑80~+300目,其中,在所述铁‑磷合金粉中磷的含量为17wt~19wt%;铁‑镍预合金粉6~7wt%;铬粉6~9wt%;锡粉1~4wt%;铅粉0.5~1wt%;鳞片石墨粉2~5wt%,余量为铜粉。基于本发明的提供铜基受电弓滑板材料组织均匀、致密度高、力学性能与电学性能优异,抗机械磨损和电磨损性能强。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域,具体涉及一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料及其制备方法。
背景技术
受电弓滑板是电气化列车重要的传电元件,其工作原理是与高架导线或第三轨滑动接触,将电力传输给电力机车,维持列车正常运行。受电弓滑板作为重要的电接触材料,需同时具备耐电火花烧蚀、高导电性、耐高温、耐磨性、高机械强度。
高添加组元铜基受电弓滑板材料是指在铜基受电弓滑板材料中添加高含量、多种类基体组元,使各基体组元在经过一系列工艺加工后,基本可以固溶于铜基体。铜与石墨浸润性差,二者仅以机械互锁方式结合,即便在1000℃的高温环境下,铜石墨间浸润角仍然高达140°,采用传统方法如铸造、烧结合金制备出的石墨/铜基滑板材料组织疏松,孔隙率高,致密化程度低,试样经压制仍会残留不少孔隙,烧结后不可避免出现体积膨胀,严重影响复合材料的力学性能、电学性能及抗机械磨损与电磨损性能。未见粉末热锻法制备高添加组元全致密的铜基受电弓滑板材料的报道。目前,添加的组元与基体由于密度相差较大,在混料过程中易出现成分偏析现象,同时,部分金属组元与铜基体固溶比低,不易实现合金化,烧结过程难以充分进行,影响了滑板的使用性能,限制了铜基受电弓滑板材料发展。此外,在粉末成形过程中,高添加组元的混合粉体压缩性差,难以达到高密度,烧结时发生膨胀,得不到高致密度的铜基复合材料。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料及其制备方法,通过添加高含量、多种类基体组元,形成高添加组元铜基受电弓滑板材料体系,有效降低铜与石墨的浸润难度,获得的铜基受电弓滑板材料组织均匀、致密度高、力学性能与电学性能优异,抗机械磨损和电磨损性能强。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供了一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料,所述铜基受电弓滑板材料通过对包括以下的原料组分经过粉末热锻获得:铁-磷合金粉5~6wt%,粒度范围为-80~+300目,其中,在所述铁-磷合金粉中磷的含量为17wt~19wt%;铁-镍预合金粉6~7wt%;铬粉6~9wt%;锡粉1~4wt%;铅粉0.5~1wt%;鳞片石墨粉2~5wt%,余量为铜粉。
在一些实施例中,所述铁~镍预合金粉的粒度范围为-200~+300目,且在所述铁-镍预合金粉中镍的含量为16~18wt%。
在一些实施例中,所述铜基受电弓滑板材料的原料组分的粒径为5~100μm。
在一些实施例中,所述铜基受电弓滑板材料在密度为8.10~8.5g/cm3,和/或电阻率为0.190~0.220μΩ·m。
本发明第二方面还提供了一种如上所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,所述制备方法包括:混合所述原料组分,并冷压成形得到一压坯;在含氢的混合气氛中烧结所述压坯而得到烧结坯;对所述烧结坯进行粉末热锻,之后经过真空热处理得到所述铜基受电弓滑板材料。
在一些实施例中,所述烧结过程中的温度为600~1000℃,保温1~3h,升温速率10~20℃/min。
在一些实施例中,所述粉末热锻的模具初始温度为200~300℃。
在一些实施例中,所述粉末热锻的始锻温度为700~900℃,升温速率为5~20℃/min,终锻温度300~550℃。
在一些实施例中,所述粉末热锻的锻造能量密度为1x103~3x103kJ/m2。
在一些实施例中,在对进行粉末热锻后还包括空冷的过程,之后再经过真空热处理得到所述铜基受电弓滑板材料。
如上所述,本发明提供了一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料及其制备方法。所述可粉末热锻的铜基受电弓滑板材料中通过添加高含量、多种类基体组元,形成高添加组元铜基受电弓滑板材料体系,有效降低铜与石墨的浸润难度,综合了各组分的材料性能。此外,本发明提供的铜基受电弓滑板材料的原料可以采用粉末热锻的方法制备,从而材料整体的致密化程度高,导电性和抗载流磨损性能好,降低电火花烧蚀,抑制材料转移现象,提升受电弓滑板在铁路运输过程中的服役性能,延长使用寿命。同时组织均匀,材料组分中高含量的润滑剂和抗电弧组元,降低对导线的机械擦伤磨损和载流磨损,有效保护导线。另外,所制得的受电弓滑板电阻率小,硬度适宜,冲击韧性高,使用过程中安全性好。根据本发明制备方法获得的材料接近100%的相对密度,且对原材料和设备要求不高,同时工艺流程清晰可控,因此具备制造成本低特点。同时,本发明所采用的原材料皆为市场通用材料,采购难度低。材料利用率高,生产效率高,工艺过程无污染,适合批量生产。
附图说明
图1示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料的制备方法的流程示意图。
图2示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料的金相组织显微照片(放大倍数100)。
图3示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料的金相组织显微照片(放大倍数400)。
图4示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料经热处理后的金相组织显微照片(放大倍数100)。
图5示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料经热处理后的金相组织显微照片(放大倍数400)。
图6示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料在15A电流下的摩擦系数随时间的变化图。
图7示出了本发明提供的铜基受电弓滑板材料经热处理后在15A电流下的摩擦系数随时间的变化图。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是,本发明能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
如图1所示,本发明提供了一种铜基受电弓滑板材料的制备方法,其通过添加高含量、多种类基体组元,从而形成高添加组元铜基受电弓滑板材料体系。所述铜基受电弓滑板材料将该各原料组分混合,冷压成形得到压坯,然后在含氢的混合气氛中烧结,接着在锻模中进行粉末热锻,最后进行真空热处理得到多组元全致密铜基受电弓滑板。获得的铜基受电弓滑板材料组织均匀、致密度高、力学性能与电学性能优异,抗机械磨损和电磨损性能强。铜基受电弓滑板材料致密度高,相对密度接近100%,接近理论密度,降低因电火花烧蚀,抑制材料转移现象,提升受电弓滑板在铁路运输过程中的服役性能,延长了使用寿命。所述铜基受电弓滑板材料的制备方法包括但不限于步骤S1~S3:
—S1,混合所述原料组分,并冷压成形得到一压坯;
—S2,在含氢的混合气氛中烧结所述压坯而得到烧结坯;
—S3,对所述烧结坯进行粉末热锻,之后经过真空热处理得到所述铜基受电弓滑板材料。
如图1所示,在步骤S1中,所述原料组分包括铁-磷合金粉5~6wt%;铁-镍预合金粉6~7wt%;铬粉6~9wt%;锡粉1~4wt%;铅粉0.5~1wt%;鳞片石墨粉2~5wt%,余量为铜粉,其中,所述铁-磷合金粉的粒度为-80~+300目,例如-80目,所述铁-磷合金粉中磷的含量为17wt~19wt%,例如17wt%,在该范围内有利于铜基受电弓滑板材料堆积密度的提高,从而促进力学性能、电学性能等。进一步地,所述铁-镍预合金粉的粒度为-200~+300目,例如-200目、80目,在所述铁-镍预合金粉中镍的含量为16~18wt%,例如16wt%,相对于所述铁-磷合金,所述铁-镍预合金作为形成铜基受电弓滑板材料的基体组分,所述铁镍预合金粉具有更宽的粒径范围,从而可以与所述磷粉相互配合,保证铜基受电弓滑板材料堆积密度的提高,同时有利于提升铜基合金的可切削加工性能。由于镍在粉末冶金基体中合金化动力学过程相对弱,同时磷元素易挥发反应,本发明加入了预合金化的粉末铁磷和铁镍预合金粉,可以减小成分偏析,确保合金体系的稳定可靠,并进一步地在上述组分的范围内,铬元素可以起到强化基体和耐电火花烧蚀(灭弧)的作用及改善材料的耐磨性。镍元素可以提高滑板材料的耐热和耐蚀性,稳定部分相结构,且不与碳元素元素形成碳化物。少量的磷元素可以提高滑板的耐磨性及改善受电弓滑板材料的机加工性能;少量的铅元素可以改善滑板的切削性能和自润滑性能,少量的锡元素可以强化铜合金,提升材料的力学性能,加强材料的耐磨性,还可以改善滑板在高原及沿海地区的耐蚀性,同时材料的塑性性能降低较小,有利于热锻工艺。大量的鳞片石墨可以增强自润滑性及改善复合材料的导电性和降低弓网之间的摩擦磨损,减少二者的磨耗;加入Fe元素可改善Cr和Cu及石墨的润湿,也可增强铜及材料的硬度和强度,提高材料的力学性能。由于烧结温度和热锻温度小于900℃,所得的全致密材料中无硬脆的碳化物相,防止对导线的擦伤磨损。
如图1所示,在步骤S1中,进一步地,基于保证混合效果以及后续的成型作业的观点,这些原料组分的粒径有所限定,例如按比例称取-80~+300的铁-磷预合金粉、-200~+300目的铁-镍预合金粉、锡粉、-120~+300目的铬粉、铅粉、鳞片石墨粉和-80~+300目电解铜粉,之后可以置于例如V型混料机中混合均匀,这些原料组分混合后的平均粒径为45~100μm,例如65μm。
如图1所示,在步骤S1中,将该混合后原料组分的进行冷压成型,具体地,可以将混合后的原料粉末装入钢质模具中,预压成型,脱模得到压坯,冷压成形压力500~800MPa。
如图1所示,在步骤S2中,所述含氢的混合气氛,例如可以是氢气与氩气的混合气氛,或者氢气与氮气的混合气氛,从而可以保证在无氧的环境下进行烧结,并可以基于氢气的还原性将压坯表面的氧化物进行氧化还原。在所述步骤S2中,具体而言,例如可以将其放入烧结气氛为含氢的混合气氛的烧结炉中600~1000℃烧结而获得烧结坯,进一步地为800~870℃,该烧结过程例如可以从室温开始,升温速率为10~20℃/min,例如10℃/min。并在达到烧结温度后,保温1~3h,例如2h获得相应的烧结体。
如图1所示,在步骤S3中,对所述烧结后的压坯进行粉末热锻,所述粉末热锻的模具初始温度为200~300℃,烧结坯体通过升温速率为10~20℃/min,例如10℃/min升温至700~900℃,例如800℃作为粉末热锻的始锻温度,该粉末热锻的终锻温度300~550℃,例如500℃,当热锻温度低于700℃时,无法进行塑性变形,当温度过高时,烧结坯受热膨胀,孔隙扩张,难以形成致密的结构,甚至发生分解,影响体系构成,本发明利用在高温环境下直接锻造,烧结坯以极快的变形速率和较大应力应变状态下,促使粉末坯体产生急剧变化,粉末颗粒间原始边界消弥,获得组织均匀的坯体。材料组分中无碳化物硬质相颗粒,降低对导线的擦伤磨损,有效保护导线。进一步地,所述粉末热锻的能量密度为1x103~3x103kJ/m2,以保证所述铜基受电弓滑板材料的性能。
如图1所示,在步骤S3中,具体而言,例如可以将烧结体放入中高频感应加热炉中加热,并同时将热锻模具加热到温度初始温度,然后将获得的烧结体移入该热锻模中进行粉末热锻,之后通过后处理获得所述铜基受电弓滑板材料,进一步地,基于获得预期性能的铜基受电弓滑板材料,在进行粉末热锻还可以先通过空冷过程。
需要说明的是,本发明采用粉末热锻成型方法制备的滑板材料致密化程度高,导电性和抗载流磨损性能好,降低电火花烧蚀,抑制材料转移现象,提升受电弓滑板在铁路运输过程中的服役性能,延长使用寿命。同时组织均匀,材料组分中无硬质相颗粒,降低对导线的机械擦伤磨损,有效保护导线。另外,所制得的受电弓滑板电阻率小,硬度适宜,冲击韧性高。
如图1所示,在步骤S3中,所述热处理过程是对锻造后的材料在真空炉中热处理,并进一步地可以通过随炉冷却,获得热成型处理的铜基受电弓滑板材料。
如上所述,本发明通过对如上详细描述的原料组分进行混料、压制烧结、热锻,热处理各单元过程制备得到全致密的高添加组元铜基受电弓滑板材料。粉末热锻采用粉末冶金的方法制坯,结合了粉末冶金材料利用率高与精密锻造塑性变形致密的特点:材料成形工序减少、成本降低;产品性能较好、组织分布均匀。粉末热锻是在传统粉末冶金基础上增加了一道热锻工序,自动化生产非常容易控制,极大地提高了生产效率。本发明提供的铜基受电弓滑板材料接近100%的相对密度,例如密度为8.10~8.50g/cm3g/cm3,电阻率为0.190~0.220μΩ·m,硬度为80~100HB,冲击韧性可达6.82~12.75J/cm2。
以下,通过引用实施例将更具体地解释本发明,这些实施例不应被理解为是限制性的。在与上述和下述的主旨相一致的范围内,可以进行适当修改,其均落入本发明的技术范围内。
实施例1
称取铁-磷预合金粉(含磷17wt%)、铁-镍预合金粉(含镍16t%)、铬粉、锡粉、铅粉、鳞片石墨粉分别为5wt%、6wt%、9wt%、1wt%、1wt%、3wt%,低于1wt%不可避免的杂质以及余量的电解铜粉,粒径均为100目,装入V型混料机混合均匀;将得到的混合粉末(粒径15μm)装入钢质模具中,经压制脱模得到粉末压坯,然后将所得粉末压坯在烧结气氛为氢气与氩气的混合气体的烧结炉中升温,在温度为870℃保温2h,获得烧结体;另外,将锻造模具加热至300℃,烧结坯加热至800℃,在5秒内将烧结体移入锻模中,在1.8x103kJ/m2能量密度下进行热锻致密化,其中初始锻造温度800℃,终锻温度500℃随后空冷;对锻造后的材料在真空炉中热处理,随炉冷却。
实施例1得到的粉末热锻铜基受电弓滑板材料性能测试结果见表1所示。
如图2至图3所示,分别示出了本发明提供的粉末热锻后在尚未经过真空热处理时的铜基受电弓滑板材料的金相组织显微照片,如图2所示,经热锻后,滑板基体无明显孔隙,无明显成分偏析,金相组织中深色物质是鳞片石墨,均匀散布于基体材料中。如图3所示,在进一步地放大后,可以看到,基体组织无孔隙存在,材料致密化程度高。
如图4至图5所示,分别示出了本发明提供的粉末热锻后并在经过真空热处理后的铜基受电弓滑板材料的金相组织显微照片,如图4所示,固溶后晶内未溶的第二相减少,少量未完全固溶的灰白色组织为Fe相,说明固溶处理基本可使合金元素完全固溶于Cu基体中。如图5所示其示出了在进一步地放大后的金相组织显微照片,其体系均匀,无孔隙,材料致密。
如图6至图7所示,分别示出了本发明提供的粉末热锻后在未经过热处理以及经过热处理后的铜基受电弓滑板材料在15A电流下的摩擦系数随时间的变化图,由此可以看到,在未经过热处理时,铜基受电弓滑板材料在载流条件下,摩擦系数在0.24上下呈小幅度波动,而在经热处理后,在载流条件下,摩擦系数在0.18上下呈小幅度波动,因此,经过热处理后铜基受电弓滑板材料的摩擦性能得到提升。
实施例2
称取铁-磷合金粉(含磷18wt%)、铁-镍预合金粉(含镍17wt%)、铬粉、锡粉、铅粉、鳞片石墨粉分别为5wt%、6wt%、8wt%、1wt%、1wt%、3wt%,低于1wt%不可避免的杂质以及余量的电解铜粉,粒径均为-80目,装入V型混料机中混合均匀;将混合粉末(粒径50μm)装入钢质模具中,经压制脱模得到粉末压坯,然后将粉末压坯在烧结气氛为氢气与氩气的混合气体的烧结炉中加热,升温速率10℃/min,在温度为870℃保温2h,获得烧结体;将锻造模具加热至300℃,烧结坯加热至750℃,在5秒内将烧结体移入锻模中,在在1.8x103kJ/m2能量密度下进行热锻致密化,其中初始锻造温度750℃,终锻温度500℃随后空冷;对锻造后的材料在真空炉中热处理,随炉冷却。
实施例2所得粉末热锻铜基受电弓滑板材料性能测试结果列于表1中。
实施例3
称取铁-磷合金粉(含磷19wt%)、铁-镍预合金粉(含镍18wt%)、铬粉、锡粉、铅粉、鳞片石墨粉分别为5wt%、6wt%、7wt%、1wt%、1wt%、3wt%,低于1wt%不可避免的杂质以及余量的电解铜粉,,粒径均为40目,装入V型混料机中混合均匀;将混合粉末(粒径30μm)装入钢质模具中,经压制脱模得到粉末压坯,然后将粉末压坯在烧结气氛为氢气与氩气的混合气体的烧结炉中加热,升温速率10℃/min,在温度为870℃保温2h,获得烧结体;将模具加热至300℃,烧结坯加热至700℃,在5秒内,将烧结体移入锻模中,在1.8x103kJ/m2能量密度下进行热锻,初始锻造温度700℃,终锻温度450℃随后空冷;对锻造后的材料在真空炉中热处理,随炉冷却。
实施例3所得粉末热锻铜基受电弓滑板材料性能测试结果也列于表1中。
实施例4
称取铁-磷合金粉(含磷19wt%)、铁-镍预合金粉(含镍18wt%)、铬粉、锡粉、铅粉、鳞片石墨粉分别为5wt%、6wt%、6wt%、1wt%、0.5wt%、4wt%,低于1wt%不可避免的杂质以及余量的电解铜粉,粒径均为-300目,装入V型混料机中混合均匀;将混合粉末(粒径8μm)装入钢质模具中,经压制脱模得到粉末压坯,然后将粉末压坯在烧结气氛为氢气与氩气的混合气体的烧结炉中加热,升温速率10℃/min,在温度为870℃保温2h,获得烧结体;再将模具加热至250℃,烧结坯加热至750℃,在5秒内将烧结体移入锻模中,在2.0x103kJ/m2能量密度下进行热锻致密化,其中初始锻造温度750℃,终锻温度500℃随后空冷;对锻造后的材料在真空炉中热处理,随炉冷却。
实施例4所得粉末热锻铜基受电弓滑板材料性能测试结果也列于表1中。
实施例5
称取铁-磷合金粉(含磷17wt%)、铁-镍预合金粉(含镍18wt%)、铬粉、锡粉、铅粉、鳞片石墨粉分别为5wt%、6wt%、6wt%、1wt%、1wt%、4wt%,低于1wt%不可避免的杂质以及余量的电解铜粉,粒径均为-200目,装入V型混料机中混合均匀;将混合粉末(粒径11μm)装入钢质模具中,经压制脱模得到粉末压坯,然后将粉末压坯在烧结气氛为氢气与氩气的混合气体的烧结炉中加热,在温度为870℃下保温2h,获得烧结体;再将模具加热至200℃,烧结坯加热至750℃,在5秒内将烧结体移入锻模中,在2.0x103kJ/m2能量密度下进行热锻致密化,其中初始锻造温度750℃,终锻温度500℃随后空冷;对锻造后的材料在真空炉中热处理,随炉冷却。
实施例5所得热锻铜基受电弓滑板材料的性能测试结果也列于表1中。
表1热锻铜基受电弓滑板材料的性能
由上表1可知,本发明提供的实施例1~5可知:1)随着锻造能量密度和锻造温度的上升,滑板材料的各项性能都有所升高,且锻造能量密度和锻造温度不宜过高。2)在1x103~3x103kJ/m2锻造能量密度与始锻温度700~900℃,终锻温度300~550℃,特别是在2x103kJ/m2、始锻温度750℃,终锻温度500℃下,锻造得出的滑板材料各项性能较好。3)模具预热温度在200~300℃左右为适宜,模具预热温度过低,坯体受热不均,最终会影响材料性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料,其特征在于,所述铜基受电弓滑板材料通过对包括以下的原料组分经过粉末热锻获得:
铁-磷合金粉5~6wt%,粒度范围为-80~+300目,其中,在所述铁-磷合金粉中磷的含量为17wt~19wt%;
铁-镍预合金粉6~7wt%;
铬粉6~9wt%;
锡粉1~4wt%;
铅粉0.5~1wt%;
鳞片石墨粉2~5wt%,
余量为铜粉。
2.根据权利要求1所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料,其特征在于,所述铁-镍预合金粉的粒度范围为-200~+300目,且在所述铁-镍预合金粉中镍的含量为16~18wt%。
3.根据权利要求1所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料,其特征在于,所述铜基受电弓滑板材料的原料组分的粒径为5~100μm。
4.根据权利要求1所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料,其特征在于,所述铜基受电弓滑板材料在密度为8.10~8.50g/cm3,和/或电阻率为0.190~0.220μΩ·m。
5.一种权利要求1~4任意一项所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
混合所述原料组分,并冷压成形得到一压坯;
在含氢的混合气氛中烧结所述压坯而得到烧结坯;
对所述烧结坯进行粉末热锻,之后经过真空热处理得到所述铜基受电弓滑板材料。
6.根据权利要求5所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,所述烧结过程中的温度为600~1000℃,保温1~3h,升温速率10~20℃/min。
7.根据权利要求5所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,所述粉末热锻的模具初始温度为200~300℃。
8.根据权利要求5或7所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,所述粉末热锻的始锻温度为700~900℃,升温速率为5~20℃/min,终锻温度300~550℃。
9.根据权利要求5所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,所述粉末热锻的锻造能量密度为1x103~3x103kJ/m2。
10.根据权利要求5所述的由粉末热锻的铜基受电弓滑板材料的制备方法,其特征在于,在对进行粉末热锻后还包括空冷的过程,之后再经过真空热处理得到所述铜基受电弓滑板材料。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114632934A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-17 | 贵州新安航空机械有限责任公司 | 一种双层铜合金粉末冶金受电弓滑板及其制作工艺 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005314806A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Nano Gijutsu Kenkyusho:Kk | 高硬度で高導電性を有するナノ結晶銅金属及びナノ結晶銅合金の粉末、高硬度・高強度で高導電性を有する強靱なナノ結晶銅又は銅合金のバルク材並びにそれらの製造方法 |
CN101233250A (zh) * | 2005-07-28 | 2008-07-30 | 三越金属株式会社 | 铜合金挤压材及其制造方法 |
CN101812609A (zh) * | 2009-03-20 | 2010-08-25 | 河南科技大学 | 一种导电耐磨材料及其制备方法 |
CN103469007A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-25 | 四川莱特新材料科技有限责任公司 | 高级端子连接器用铜合金及其制备方法和应用 |
CN104988438A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-10-21 | 湖北工业大学 | 一种高强高导碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法 |
CN106435250A (zh) * | 2009-04-08 | 2017-02-22 | 瑞士金属-Ums瑞士金属加工有限公司 | 可机加工的铜基合金和生产它的方法 |
CN107617748A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-23 | 昆明理工大学 | 一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法 |
CN109182833A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 合肥工业大学 | 一种以球形铬粉为强化相的铜基粉末冶金受电弓滑板材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-02-04 CN CN202110158685.2A patent/CN112981168B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005314806A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Nano Gijutsu Kenkyusho:Kk | 高硬度で高導電性を有するナノ結晶銅金属及びナノ結晶銅合金の粉末、高硬度・高強度で高導電性を有する強靱なナノ結晶銅又は銅合金のバルク材並びにそれらの製造方法 |
CN101233250A (zh) * | 2005-07-28 | 2008-07-30 | 三越金属株式会社 | 铜合金挤压材及其制造方法 |
CN101812609A (zh) * | 2009-03-20 | 2010-08-25 | 河南科技大学 | 一种导电耐磨材料及其制备方法 |
CN106435250A (zh) * | 2009-04-08 | 2017-02-22 | 瑞士金属-Ums瑞士金属加工有限公司 | 可机加工的铜基合金和生产它的方法 |
CN103469007A (zh) * | 2013-09-27 | 2013-12-25 | 四川莱特新材料科技有限责任公司 | 高级端子连接器用铜合金及其制备方法和应用 |
CN104988438A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-10-21 | 湖北工业大学 | 一种高强高导碳纳米管增强铜基复合材料及其制备方法 |
CN107617748A (zh) * | 2017-08-30 | 2018-01-23 | 昆明理工大学 | 一种铜/石墨导电滑板材料的制备方法 |
CN109182833A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 合肥工业大学 | 一种以球形铬粉为强化相的铜基粉末冶金受电弓滑板材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
曲选辉: "《粉末冶金原理与工艺》", 31 May 2013, 冶金工业出版社 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114632934A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-06-17 | 贵州新安航空机械有限责任公司 | 一种双层铜合金粉末冶金受电弓滑板及其制作工艺 |
CN114632934B (zh) * | 2022-02-17 | 2024-03-15 | 贵州新安航空机械有限责任公司 | 一种双层铜合金粉末冶金受电弓滑板及其制作工艺 |
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