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　　銅基合金廣泛應(yīng)用于電力和軌道交通行業(yè)的電接觸元件，其表面失效會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓及高速列車的安全事故，造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重大損失，成為制約輸變電網(wǎng)絡(luò)和軌道交通運(yùn)輸發(fā)展的瓶頸問題。隨著國(guó)家運(yùn)輸壓力增大及輸變電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷日益增加，高壓真空滅弧室向著小型化、大容量、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，傳統(tǒng)方法難以滿足工業(yè)應(yīng)用對(duì)表面性能的要求，直接制約著電接觸元件表面性能的提升和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
　　中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所激光先進(jìn)制造工藝力學(xué)課題組提出銅基合金觸頭高密度激光表面熔凝改性技術(shù)，成功解決了傳統(tǒng)表面處理技術(shù)可控性差、均勻度低、覆蓋面積小、結(jié)合力差等問題。研究中突破了高密度激光束焦平面定位技術(shù)、高導(dǎo)熱材料局部冷卻及熱應(yīng)力控制等關(guān)鍵技術(shù)，研制了高功率密度（107-9W/cm2）、高速度（~10000mm/min）、高精度（μm）、高可控性、具有無(wú)氧環(huán)境的銅基合金激光表面快速熔凝改性裝備。
　　研究了Cu-Cr系難混溶合金的激光表面快速熔凝過程及機(jī)理，分析了冷卻速度對(duì)Cu-Cr合金的凝固組織演化過程的影響，在合金表面形成致密、高純度、細(xì)小均勻、層深可控的硬化細(xì)晶層，制備出厚度300μm的納米結(jié)構(gòu)熔凝層，富Cr相晶球平均直徑從約90μm細(xì)化至40nm，首次實(shí)現(xiàn)了銅基合金的表面納米化。
　　高功率密度激光表面快速熔凝后的銅基合金觸頭的綜合力學(xué)性能及電性能有了大幅提升，耐受電壓和電弧壽命分別提高了21%和18%，解決了真空滅弧室觸頭關(guān)斷次數(shù)少和安全性低的問題，對(duì)于實(shí)現(xiàn)激光改性銅基合金電接觸元件的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，保障輸變電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。
　　相關(guān)成果近期發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds 和Optics and Laser Technology 等期刊上。該研究得到北京市科委科技計(jì)劃和中科院科研裝備研制項(xiàng)目的支持。
　　圖：銅基合金高密度激光改性組織及應(yīng)用