牟浩瀚，馬帥，胥恩澤，王曉艷，張斌，張廷，仲洪海，蔣陽

時效處理對城市軌道交通銅基受
電弓滑板組織與性能的影響

牟浩瀚，馬帥，胥恩澤，王曉艷，張斌，張廷，仲洪海，蔣陽

(合肥工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，合肥 230009)

采用粉末冶金法制備銅基受電弓滑板材料，在830 ℃下固溶2 h后水淬，然后在450~600 ℃下進行1~4 h時效處理。通過對不同時效溫度和時間下材料的硬度、電阻率、沖擊韌性和抗拉強度等性能的測試，以及微觀組織與物相組成的觀察與分析，研究銅基受電弓滑板材料的時效處理行為。結(jié)果表明：隨時效時間延長，銅基滑板材料的硬度、沖擊韌性和抗拉強度都先升高后降低，電阻率先下降然后略有升高；隨時效溫度升高，材料的各項性能均先提高后下降。時效處理前后材料斷裂均以塑性斷裂的方式進行，時效處理后拉伸斷口韌窩更深，材料的沖擊韌性更大。在500 ℃下時效3 h后，主要物相仍是銅和石墨，并產(chǎn)生納米級的六方Cu10Sn3析出相，對基體產(chǎn)生強化作用，從而提高材料的各項性能，電阻率為0.147 μ?·m，硬度HB為89，抗拉強度為355.68 MPa，沖擊韌性為47.1 J/cm2，可滿足我國銅基受電弓滑板的使用要求。

銅基復(fù)合材料；粉末冶金；軌道交通；受電弓滑板；時效處理；性能；顯微組織

受電弓滑板作為軌道電力機車供電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電力機車的供電情況以及正常運行，對于機車的安全運行具有重要作用[1]。目前主流滑板材料為純碳、浸金屬碳和銅基材料。因為純碳和浸金屬碳滑板的抗沖擊性能較差，不適合用于運行情況較復(fù)雜的低速電力機車，而銅基滑板由于導(dǎo)電性能和抗沖擊性能方面的優(yōu)勢，在部分城市軌道交通機車和低速機車上得到廣泛應(yīng)用。隨著越來越多的城市開始修建地鐵、有軌電車等項目，對銅基滑板的需求量越來越大，同時對該類材料的綜合性能也提出了更高要求。熱處理是提升材料性能的一項重要工藝，目前國內(nèi)外已有報道指出對銅合金進行固溶時效處理，可改善其組織結(jié)構(gòu)和起到第二相強化的作用，從而提高銅合金的力學(xué)性能和電學(xué)性能[2?6]。吳玉程[7]等對粉末冶金Cu-Cr-Zr/AlN復(fù)合材料進行固溶時效處理，大幅提高了銅基材料的電導(dǎo)率和硬度等性能。但有關(guān)銅基受電弓滑板材料熱處理的研究報道較少，研究熱點主要為前期工藝，以提高銅基滑板性能，對后期的熱處理關(guān)注相對較少。研究表明，通過時效處理，可降低銅基復(fù)合材料基體中固溶的合金元素含量，獲得細小、均勻彌散分布的析出相，從而提高合金的強度并避免電阻率升高[8?15]，達到受電弓在列車運行時的性能要求。本文作者自主研發(fā)粉末冶金銅基合金受電弓滑板材料，結(jié)合不同銅合金系的時效處理工藝特點，進行固溶時效處理，研究時效溫度與時間對合金顯微組織以及硬度、沖擊韌性和抗拉強度與電阻率等性能的影響，研究該合金的時效特性，以期為性能優(yōu)良的銅基粉末冶金受電弓滑板開發(fā)和生產(chǎn)提供參考依據(jù)[16?17]。

1 實驗

1.1 銅基受電弓滑板材料體系

所用原料粉末為金屬Sn粉、Ni粉和Fe粉（粒度均≤75 μm），以及石墨粉。其中的基體材料Cu選用有研粉末新材料(北京)有限公司生產(chǎn)的電解銅粉(純度99.95%以上)，其它3種金屬粉末均為長沙天久金屬材料有限公司出售的金屬粉末，純度均在99%以上，石墨粉為國藥集團化學(xué)有限公司生產(chǎn)的碳含量為99.5%的天然鱗片石墨，通過造粒形成團簇狀大顆粒，過80目篩后使用。

1.2 銅基滑板材料制備

自主研發(fā)的銅基受電弓滑板材料體系，名義成分(質(zhì)量分數(shù))為Cu-5Sn-5Ni-Fe-(0.5%~2%)C。首先按照該材料的名義成分稱量原料粉末，在V型混料機上混料1~2 h，以確保物料混合均勻；將混合物料放入鋼模中，利用250 t雙柱液壓機，在800 MPa壓力下壓制成形，然后在分解氨保護氣氛下，890 ℃溫度下燒結(jié)1 h；隨爐冷卻至室溫，得到銅基受電弓滑板材料樣品，尺寸為100 mm×20 mm×20 mm。按照國標GB/T 9096和GB/T 7964將試樣分別加工成標準沖擊試樣和拉伸試樣，用于性能測試。

1.3 固溶時效處理

將加工好的銅基受電弓滑板材料試樣在GSL-1300X真空管式爐中進行固溶處理，在830 ℃下處理2 h，水淬；然后在BTF-1700C-Ⅲ管式爐中進行時效處理，控溫精度在±3 ℃之內(nèi)，全程處于Ar氣保護狀態(tài)。時效工藝參數(shù)列于表1。

表1 銅基受電弓滑板材料的時效處理工藝參數(shù)Table 1 Technological parameters of aging treatment of copper-based pantograph slider materials

1.4 性能測試

利用MR5000金相顯微鏡觀察銅基受電弓滑板材料的顯微組織。采用HBV-30A布維硬度計測定材料的硬度，每個試樣測試5個點，取平均值。使用安捷倫34401A數(shù)字萬用表，采用四端子法測定材料的室溫((20±1) ℃)電阻率，測試電流端與電位端間距≥10 mm。

利用NI150金屬擺錘沖擊試驗機，按照國標GB/T 9096進行沖擊韌性測試。利用WE?300型萬能材料試驗機，按照國標GB/T 7964測定材料的抗拉強度，拉伸速率2 mm/min。

用JSM?6490LV型掃描電鏡對銅基滑板材料的微觀組織、沖擊斷口形貌及背散射形貌進行觀察與分析。利用雙噴電解拋光法制備透射電鏡試樣，在日產(chǎn)JEM-2100F透射電鏡上進一步觀察與分析材料的顯微組織以及相結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與討論

2.1 物相組成與顯微組織

圖1所示為燒結(jié)態(tài)銅基受電弓滑板材料的XRD譜。從圖中只觀察到銅與石墨的衍射峰，無其它雜質(zhì)峰出現(xiàn)，銅基體以α-銅的形式存在，C并未與銅基體發(fā)生反應(yīng)，而是以單一的石墨相存在，由于石墨含量較少，因而C的衍射峰較弱。與銅標準峰對比，該材料中銅的衍射峰向左偏移，主要原因是其中的合金元素與銅形成固溶體，導(dǎo)致銅晶格發(fā)生畸變，從而使銅的衍射峰發(fā)生偏移。Cu與Sn之間可形成Cu6Sn和Cu3Sn等金屬間化合物，合金元素之間也可形成類似中間相，如Ni3Fe等，由于含量少而未出現(xiàn)相應(yīng)的物相衍射峰。

圖2所示為固溶前后銅基滑板材料的金相組織，圖3所示為固溶后材料的掃描電鏡背散射圖像及元素分布圖。從圖2看出固溶處理前有部分合金元素發(fā)生富集，分布不均勻，固溶后晶內(nèi)未溶的第二相減少，少量未完全固溶的灰白色組織為Fe相，說明固溶處理基本可使合金元素完全固溶于Cu基體中，但碳以石墨的形式呈團簇狀存在，并未與銅基體形成固溶體，主要起潤滑減摩作用。圖2中均勻分布的黃色組織為α-Cu單相晶粒，銅晶粒周圍的少量黑灰色條狀與不規(guī)則形狀組織是石墨，銅基體中分散的黑色點狀組織是燒結(jié)后殘留的孔隙。從圖3所示的固溶處理后材料的背散射圖像及元素分布圖，也可看出Fe、Ni及Sn元素均勻分布于銅基體中，碳未與銅基體發(fā)生反應(yīng)，而是以獨立的石墨相存在。

圖1 燒結(jié)態(tài)銅基滑板材料的XRD譜Fig.1 XRD pattern of the sintered copper-based pantograph slider material

圖2 固溶前后銅基滑板材料的金相組織Fig.2 Metallographic microstructures of copper-based pantograph slider materials before and after solution treatment (a), (b) Before solution treatment; (c), (d) After solution treatment

圖3 固溶態(tài)銅基滑板材料的背散射圖像及元素分布圖Fig.3 BSE image and element distribution graph of copper-based pantograph slider materials after solution treatment (a) BSE image; (b) C element distribution; (c) Fe element distribution; (d) Ni element distribution; (e) Sn element distribution

2.2 硬度與電阻率

圖4所示為時效溫度與時間對銅基滑板材料硬度和電阻率的影響。從圖4(a)可看出，隨時效時間延長，材料的硬度升高到峰值然后下降。時效初期，第二相粒子不斷從基體中析出，析出相呈彌散分布并與基體保持著良好共格關(guān)系，故硬度升高；隨著殘余固溶體中溶質(zhì)原子的過飽和固溶度下降，第二相粒子的析出動力下降，因此時效中期，合金的硬度上升變得緩慢；隨時效時間進一步延長，析出顆粒長大變粗成為穩(wěn)定相，并且分散度降低，一部分析出相慢慢與基體不再保持共格或半共格關(guān)系，此時位錯無法切過粗大的非共格析出相顆粒，只能繞過析出相顆粒，同時也因時效時間過長，晶粒長大、孿晶消失，使硬度在達到峰值后又隨時間延長而降低。時效溫度過高時，過飽和固溶體分解更快，晶粒粗化也越快，因而時效過程中硬度增加的幅度較小。

從圖4(b)可看出，時效初期(≤1 h)，合金的電阻率迅速下降。這是由于在時效初期，溶質(zhì)原子從固溶體中脫溶析出，基體晶格得到較快恢復(fù)，析出相對電子散射的能力及位錯引起的電子散射的能力遠小于固溶體對電子散射的能力，所以電阻率快速下降；隨后電阻率下降速度減緩，甚至略有增加，則是由于隨時間進一步延長，基體中固溶元素含量減少，析出動力減小，析出速度相應(yīng)變慢，因而電阻率下降變緩；時效時間超過3 h時，由于銅合金內(nèi)部達到相平衡，而析出相長大引起晶格畸變，增加電子散射，對電阻率產(chǎn)生一定的負面影響，導(dǎo)致電阻率略有增加。從圖4所示結(jié)果可知，銅合金在500 ℃時效3 h，能獲得低電阻率和高硬度，分別為0.147 μ?·m和89 (HB)。

2.3 沖擊韌性與抗拉強度

圖4 時效溫度與時間對銅基滑板材料硬度和電阻率的影響Fig.4 Effects of aging time and temperature on hardness and electrical resistivity of copper-based pantograph slider materials

圖5 時效溫度與時間對銅基滑板材料抗拉強度與沖擊韌性的影響Fig.5 Effects of aging time and temperature on tensile strength and impact toughness of copper-based pantograph slider materials

圖5 所示為時效溫度與時間對銅基滑板材料抗拉強度和沖擊韌性的影響。銅合金的時效強化滿足強化機制為Orowan機制和共格強化機制[18]。從圖5可見，時效初期，隨時效時間延長，材料的抗拉強度和沖擊韌性快速升高，而后升高的速度變緩。這是由于時效初期，銅基體內(nèi)固溶體具有較大的過飽和度和較高的晶體缺陷密度，材料的自由能也較高，所以合金元素的熱力學(xué)析出傾向大，析出相細小且彌散分布，并與基體保持較好的共格關(guān)系，再加上過飽和空位的擴散與部分消失，可促進合金元素的擴散，過飽和的溶質(zhì)元素以較快的速度析出，從而使銅基體的晶格畸變程度降低，故抗拉強度和沖擊韌性迅速提高；隨時效時間延長，原子的擴散能力變?nèi)?，脫溶析出動力減小，溶質(zhì)擴散變緩，故強化效果減弱，合金抗拉強度和沖擊韌性提高的速度變緩；當時效時間超過3 h時，合金元素在基體中的溶解度增加已經(jīng)相當緩慢，合金的過飽和度減小，溶質(zhì)原子的析出動力減小了許多，析出相晶粒長大成為主導(dǎo)作用，與基體的共格關(guān)系受到破壞，導(dǎo)致抗拉強度和沖擊韌性出現(xiàn)下降。時效初期，時效溫度越高，強度提高越快。當時效時間為3 h時，抗拉強度和沖擊韌性達到峰值，隨時效時間繼續(xù)延長，出現(xiàn)過時效現(xiàn)象，抗拉強度和沖擊韌性隨時間延長而降低。在500 ℃時效3 h的銅合金抗拉強度達到355.68 MPa，沖擊韌性為47.1 J/cm3，比未經(jīng)過時效處理的合金抗拉強度提高近120 MPa，沖擊韌性提高12 J/cm3左右。

表2所列為500 ℃時效3 h的銅基滑板材料性能與國家標準[19]對比?？梢娫摬牧虾芎玫貪M足我國銅基受電弓滑板的基本要求。

2.4 斷口形貌與合金強化相

圖6所示分別為燒結(jié)態(tài)與500 ℃時效處理3 h后的銅基滑板材料沖擊斷口SEM形貌。從圖中觀察到，

表2 500 ℃時效3 h的銅基滑板材料性能與國家標準對比Table 2 Comparison of properties of the specimen and national standard

圖6 燒結(jié)態(tài)與500 ℃時效3 h的銅基滑板材料沖擊斷口SEM形貌Fig.6 SEM images of fracture surface of copper-based pantograph slider materials (a), (b) Sintered; (c), (d) After aging at 500 ℃ for 3 h

Standard 60~90 ≥7 ≤0.35 ≥120固溶時效處理前后材料的斷口均存在大量韌窩，韌窩的大小較一致且均勻分布于基體中。韌窩是塑性斷裂的典型微觀特征，這表明材料斷裂的方式以塑性斷裂為主，材料具有良好的塑性。但與固溶時效處理后的合金相比，未進行固溶時效處理的銅合金韌窩較淺，斷裂時能吸收的能量較少，故沖擊韌性較低。另外，在時效過程中第二相粒子優(yōu)先在晶界析出并逐步擴展在到晶粒內(nèi)部析出，從而產(chǎn)生較強的釘扎作用，使晶粒間的結(jié)合力大大增強，故時效處理后材料的沖擊韌性較高。從圖6還觀察到一些孔隙，一定程度上使材料的強度降低。材料中的孔隙可能是由于材料在發(fā)生斷裂時形成縫隙、材料在燒結(jié)時由于沒來得及收縮而形成的燒結(jié)殘孔以及錫等合金元素在燒結(jié)時遷移而形成的殘孔，這表明可通過優(yōu)化材料制備工藝以及熱處理工藝來進一步提高材料的強度。

圖7所示為500 ℃時效3 h后的銅基滑板材料TEM圖像、HRTEM圖像及衍射花樣標定。由于納米級析出相的尺寸較小以及應(yīng)變而引入的襯度的影響，在100 nm尺度下仍然難以觀察到析出相具體的分布，通過圖7(a)中顏色的深淺分布，還是可以推斷出析出相在銅基體中是彌散分布的。對析出部位進行選區(qū)電子衍射斑點標定，發(fā)現(xiàn)析出相為六方相的Cu10Sn3。故以Cu10Sn3為強化相強化基體，提高銅基滑板材料的各項性能。

3 結(jié)論

1) 粉末冶金法制備的銅基滑板材料，Sn、Ni、Fe等元素均勻分布在基體中，經(jīng)過固溶與時效處理后，過飽和固溶體分解，第二相析出(如Cu10Sn3等)，析出相彌散分布在基體中形成沉淀相，從而提高合金強度和硬度以及改善組織結(jié)構(gòu)，而C以石墨的形式呈團簇狀存在，未與銅基體發(fā)生反應(yīng)，主要起潤滑減摩作用。

圖7 銅基滑板材料500 ℃時效3 h后的TEM圖像、HRTEM圖像及衍射花樣標定Fig.7 TEM image (a), HRTEM image (b) and diffraction pattern standardization (c) of copper-based pantograph slider materials aging treatment at 500 ℃ for 3 h

2) 隨時效時間延長，銅基滑板材料的硬度、沖擊韌性和抗拉強度均先升高后降低，電阻率先下降后略有升高。隨時效溫度升高，銅基合金的各項性能都呈先增強后下降的趨勢。

3) 固溶態(tài)銅基滑板材料在500 ℃下時效處理3 h后，各項性能顯著提高，電阻率為0.147 μ?·m，硬度(HB)為89，抗拉強度為355.68 MPa，沖擊韌性47.1 J/cm2，可滿足我國銅基受電弓滑板的使用要求。

REFERENCES

[1] 余亞嵐, 袁楠, 江丹露, 等. 鎳與石墨含量對新型銅基粉末冶金受電弓滑板材料性能的影響[J]. 粉末冶金材料科學(xué)與工程, 2015, 20(3): 419?424.

YU Yalan, YUAN Nan, JIANG Danlu, et al. Effects of nickel and graphite content on new copper matrix P/M materials for pantograph slider[J]. Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy, 2015, 20(3): 419?424.

[2] SU J H, DONG Q M, LIU P, et al. Research on aging precipitation in a Cu-Cr-Zr-Mg alloy[J]. Materials Science & Engineering A, 2005, 392(1/2): 422?426.

[3] YU F X. Precipitation in a Cu-Cr-Zr-Mg alloy during aging[J]. Materials Characterization, 2013, 81(4): 68?75.

[4] SUTOU Y, KOEDA N, OMORI T, et al. Effects of aging on stress-induced martensitic transformation in ductile Cu-Al-Mnbased shape memory alloys[J]. Acta Materialia, 2009, 57(19): 5759?5770.

[5] ZHAO D M, DONG Q M, LIU P, et al. Structure and strength of the age hardened Cu-Ni-Si alloy[J]. Materials Chemistry & Physics, 2003, 79(1): 81?86.

[6] 姜偉, 陳九磅, 徐根應(yīng), 等. Cu-0.8Cr-0.2Zr合金固溶時效后的組織與性能研究[J]. 金屬功能材料, 2009, 16(5): 31?34.

JIANG Wei, CHEN Jiubang, XU Genying, et al. Analyses on microstructure and mechanical properties of Cu-Cr-Zr alloy by solution treatment and aging process[J]. Metallic Functional Materials, 2009, 16(5): 31?34.

[7] 吳玉程, 秦永強, 洪雨, 等. 固溶時效對納米復(fù)合材料CuCrZr/AlN的組織和性能的影響[C]. 第十次全國熱處理大會, 2011.

WU Yucheng, QIN Yongqiang, HONG Yu, et al. Influences of solution and aging treatment on structures and performances of CuCrZr/AlN Nano composites[C]. The 10th National Conference on Heat Treatment, 2011.

[8] 羅驥, 曹慧欽, 賈步超, 等. 新型銅基受電弓滑板材料的制備與性能[J]. 復(fù)合材料學(xué)報, 2012, 29(2): 103?108.

LUO Ji, CAO Huiqin, JIA Buchao, et al. Preparation and properties of the new type copper matrix pantograph slider[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2012, 29(2): 103?108.

[9] 李大軍, 李博, 張志超. 時效處理對多元銅合金硬度和電導(dǎo)率的影響[J]. 熱加工工藝, 2009, 38(8): 144?146.

LI Dajun, LI Bo, ZHANG Zhichao. Effect of aging treatment on hardness and electrical conductivity of polybasic copper alloy[J]. Hot Working Technology, 2009, 38(8): 144?146.

[10] 楊春秀, 郭富安, 向朝建, 等. 時效態(tài)Cu-Fe-P合金組織和性能的研究[J]. 特種鑄造及有色合金, 2007, 27(12): 975?978.

YANG Chunxiu, GUO fuan, XIANG Chaojian, et al. Research aging Cu-Fe-P alloy organization and properties[J]. Special Casting and Nonferrous Alloys, 2007, 27(12): 975?978.

[11] 楊浩, 陳江華, 胡特, 等. Cu-Cr-Zr合金時效析出相的研究[J].電子顯微學(xué)報, 2010, 29(4): 317?321.

YANG Hao, CHEN Jianghua, HU Te, et al. A transmission electron microscopy study of the hardening precipitates in Cu-Cr-Zr alloys[J]. Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 2010, 29(4): 317?321.

[12] 嚴石, 梅炳初, 周衛(wèi)兵. 新型受電弓滑板材料的研究[J]. 機車電傳動, 2009, 49(6): 21?23.

YAN Shi, MEI Bingchu, ZHOU Weibing. Research on new material for pantograph slide plates[J]. Electric Drive for Locomotives, 2009, 49(6): 21?23.

[13] 劉軍, 嚴紅革, 陳剛, 等. 銅基復(fù)合材料受電弓滑板摩擦磨損及電阻率的研究[J]. 礦冶工程, 2007, 27(2): 71?74.

LIU Jun, YAN Hongge, CHEN Gang, et al. Frictional wear and resistivity of copper matrix composites pantograph slider[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 2007, 27(2): 71?74.

[14] WANG H S, CHEN H G, GU J W, et al. Effects of heat treatment processes on the microstructures and properties of powder metallurgy produced Cu-Ni-Si-Cr alloy[J]. Materials Science & Engineering A, 2014, 619(1/2): 221?227.

[15] ZHOU J, ZHU D, TANG L, et al. Microstructure and properties of powder metallurgy Cu-1%Cr-0.65%Zr alloy prepared by hot pressing[J]. Vacuum, 2016, 131(1/2): 156?163.

[16] 龍永強, 劉平, 賈淑果, 等. Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金的時效行為[J]. 特種鑄造及有色合金, 2008, 28(2): 96?98.

LONG Yongqiang, LIU Pin, JIA Shuguo, et al. Aging behavior of Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P alloy[J]. Special Casting and Nonferrous Alloys, 2008, 28(2): 96?98.

[17] 李偉, 劉平, 蘇娟華, 等. 時效與形變對Cu-Cr-Zr合金性能的影響[J]. 特種鑄造及有色合金, 2004, 24(6): 25?26.

LI Wei, LIU Pin, SU Juanhua, et al. Aging and deformation effect on properties of the Cu-Cr-Zr alloy[J]. Special Casting and Nonferrous Alloys, 2004, 24(6): 25?26.

[18] 王智祥, 袁孚勝, 劉金明, 等. 時效處理對Cu-3Si-2Ni合金組織及性能的影響[J]. 熱加工工藝, 2011, 40(12): 171?174.

WANG Zhixiang, YUAN Fusheng, LIU Jinming, et al. Effect of aging treatment on microstructure and properties of Cu-3Si-2Ni alloy[J]. Applied Mechanics and Materials, 2011, 40(12): 171?174.

[19] 錢中良. 粉末冶金電力機車受電弓滑板的研究概況[J]. 粉末冶金工業(yè), 2007, 17(4): 43?46.

QIAN Zhongliang. Research on powder metallurgy pantograph strips fou electrical locomotive[J]. Powder Metallurgy Industry, 2007, 17(4): 43?46.

(編輯 湯金芝)

Effect of aging treatment on microstructure and properties of urban rail transit copper-based pantograph slider

MOU Haohan, MA Shuai, XU Enze, WANG Xiaoyan, ZHANG Bin, ZHANG Ting, ZHONG Honghai, JIANGYang
(School of Materials Science and Engineering, Hefei University of technology, Hefei 230009, China)

Copper-based pantograph slider materials were prepared by powder metallurgy method, and proceed solution treatment at 830 ℃ for 2 h and water hardening treatment, and then aging treatment at 450 to 600 ℃ for 1?4 h. The aging treatment behaviors of copper-based pantograph slider materials were studied by testing the properties of the materials hardness, resistivity, impact toughness and tensile strength at different aging temperatures and times as well as observation and analysis of the microstructure and phase composition. The results show that, with increasing aging time, the hardness, impact toughness and tensile strength of copper-based pantograph slider materials increase firstly and then decrease, while the resistivity decreases firstly and then increases slightly. Various performance of copper-based pantograph slider materials all increase firstly and then decrease with increasing aging temperature. The fracture mechanisms of the materials both before and after aging treatment are plastic fracture, and the dimples after aging treatment are deeper, and the impact toughness is higher. After aging treatment at 500 ℃ for 3 h, the main phases are copper and graphite, and the nano hexagonal Cu10Sn3phase precipitates, which can strengthen the matrix and improve the properties of the materials. The performance of materials with electrical resistivity of 0.147 μ?·m, hardness HB of 89, tensile strength of 355.68 MPa, impact toughness of 47.1 J/cm2can be obtained, which can meet the requirements of national standards.

copper-based composite material; powder metallurgy; rail transit; pantograph slider; aging treatment; property; microstructure

TG156.92

A

1673-0224(2017)03-435-08

國家自然科學(xué)基金資助項目(61076040)；教育部博士點專項基金資助項目(2012011111006)

2016?09?06；

2016?10?14

蔣陽，教授，博士。電話：0551-62904578；E-mail: apjiang@hfut.edu.cn