英国上市公司365摩擦学研究团队围绕高端装备滚动电连接器用C17200铍铜合金的应力松弛失效核心问题，遵循“微观机制解析—工艺智能优化—力电协同调控”的递进逻辑开展系统性攻关，取得系列重要研究成果。相关论文陆续发表于材料科学领域知名期刊Materials Science & EngineeringA与Journal of Alloys and Compounds。
我院摩擦学研究团队博士生刘梓屹为系列论文第一作者，姚萍屏教授为通讯作者，研究聚焦航天、雷达、风电等领域滚动电连接器的长寿命服役需求。滚动电连接器是高端装备旋转动态电传输的核心器件，其核心载流弹性元件C17200铍铜合金在长期循环载荷与高温环境下易发生应力松弛，引发接触力衰减、接触电阻升高与电传输稳定性劣化，是制约器件服役寿命与可靠性的关键瓶颈。
针对应力松弛微观机制不清、全周期试验周期过长的基础难题，团队首创循环压缩加速试验方法，验证了其与实际滚动服役应力状态的力学等效性，首次系统揭示了循环载荷下C17200合金的三阶段应力松弛机制：初始硬化阶段由位错增殖与位错塞积主导，快速衰减阶段源于位错重排湮灭与γ′相奥斯特瓦尔德熟化，缓慢衰减阶段则由晶界滑移与微裂纹萌生扩展控制。该研究厘清了合金应力松弛全周期的微观演化规律，相关成果发表于Materials Science & Engineering A，为后续性能调控奠定了核心理论基础。论文链接：doi.org/10.1016/j.msea.2025.149112
图1 C17200弯曲试验的应力松弛机制示意图
基于明确的作用机制，团队进一步开展时效工艺的系统性优化研究，阐明了时效温度与时间对合金析出行为、力学性能及应力松弛抗力的定量调控规律，筛选出320℃保温120 min的最优时效工艺。为突破传统试错法的效率局限，团队引入机器学习方法，构建了支持向量回归（SVR）高精度预测模型，可基于硬度、弹性模量、晶粒尺寸、晶界反应量四类特征精准预测合金应力松弛率（决定系数R²=0.972），并通过全局特征空间寻优实现了材料组织性能的逆向设计。相关成果发表于Journal of Alloys and Compounds，为铍铜合金热处理工艺的高效设计提供了智能化工具。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.186702
图2 性能逆向设计
为进一步突破传统时效工艺的性能极限，团队提出预深冷处理+时效的组织调控新策略，揭示了深冷诱导高密度位错形成，并通过细化并弥散化γ′析出相，大幅强化析出相对位错的钉扎作用，同时净化基体晶格、稳定导电性能。研究还建立了弹性力与接触电阻的定量指数关联模型，阐明了“应力松弛—接触力衰减—接触电阻劣化”的力电耦合机制。结果表明，24 h预深冷时效工艺可同时实现应力松弛抗力与接触电阻稳定性的协同提升，相关成果同样发表于Journal of Alloys and Compounds。论文链接：10.1016/j.jallcom.2026.192302
图3 通过深冷实现位错和析出相调控并实现优良电传输性能
该系列研究形成了“机制解析—工艺设计—性能调控”的完整技术链条，丰富了沉淀强化铜合金应力松弛的理论体系，为高端滚动电连接器弹性元件的材料开发与工艺优化提供了系统性解决方案，对提升我国高端装备旋转电传输器件的长寿命服役可靠性具有重要的工程应用价值。
作者：刘梓屹
（一审：姚萍屏 二审：李卉淼 三审：刘彬）
