1.技术介绍及特点

铜基合金广泛应用于轨道交通和电力行业的电接触元件，其表面失效会导致高速列车的安全事故及电网瘫痪，成为制约轨道交通运输和输变电网络发展的瓶颈问题，铜基合金的表面改性对于提高电接触元件性能具有重要意义。为保障国家特高压电网的高效安全运行，推动国家电力行业技术升级和能源战略发展，本实验室率先进行了铜基合金激光高密度改性技术的研究，解决了激光表面改性设备研制、改性工艺研究和产品及产品级技术使用规范等科学问题。突破了激光束高密度、高速度的熔凝改性和高速度、高精度、全覆盖的轨迹规划等关键技术；制成了满足生产要求的铜基合金触头样件，研制出成套铜基合金高密度激光表面熔凝改性装备。

1、改性设备研制。研究内容：高密度激光表面熔凝改性装备基于高密度激光束焦平面定位技术、高导热冷却的固定和防变形装置铜基合金表面热分布控制技术，配备有高温金属羽辉在线监测系统、高速高精度的轨迹规划软件、集成化智能控制软件及工艺数据库系统，为相关工程行业设计与发展提供支撑。在激光束焦点位置实现高密度（107-108W/cm2）、高速度（~104mm/min）的熔凝改性（临界改性：作用时间＜0.6ms），突破传统激光表面改性难以满足高反射、高热导材料表面改性的局限性，大幅提高改性层性能、改性层质量和加工效率。惰性气氛下样件冷却及热应力控制。研制局部循环冷却系统，实现无氧条件下铜基合金表面温度的精确控制，以及热过程应力控制与消除，避免热积累和热应力造成加工过程的不稳定性和热变形，确保表面改性层质量。

2、激光表面改性的工艺研究。研究内容：激光功率密度、扫描速度、扫描轨迹、冷却方式、改性环境等对于铜基合金表面性能和显微组织的影响，包括改性工艺对于改性层的含氧量、致密度、Cr颗粒尺度等的影响。高速度、高精度、全覆盖的轨迹规划。针对铜基合金触头的复杂几何结构，实现高速高精度全覆盖轨迹规划，避免轨迹误差，提高系统可靠性和可控性。

3、产品及产品级技术使用规范。研究内容：研究激光改性合金的改性层厚度、表面粗糙度、接触电阻值、颗粒度对于产品性能的影响，找出相关规律。使产品设计人员在设计阶段只需提出对性能的特殊要求，激光改性可采用不同工艺进行相应针对的改性，从而实现其性能要求。

技术特点：实现激光束高密度、高速度的熔凝改性和高速度、高精度、全覆盖的轨迹规划。

2.应用领域

本技术可以推动实现真空灭弧室用铜基触头的规模化工业生产，有望广泛应用于电力行业的输变电系统，推动国家能源战略发展和电力行业技术升级，生产过程绿色化、智能化，推进激光制造在国民生活、生产的应用。