接觸件材料品質(zhì)是影響連接器電接觸可靠性的關(guān)鍵因素。開展接觸件材料應用的基礎(chǔ)技術(shù)研究，對提升電連接器的品質(zhì)水平意義重大。本文在詳細論述接觸件材料應用基礎(chǔ)技術(shù)研究目的和內(nèi)容基礎(chǔ)上，指出其實施要點，并提出了有關(guān)建議。

原上海航天技術(shù)研究院元器件可靠性檢測中心(808 研究所)高級工程師，“機電元件”雜志編委，航天電連接器檢驗專家。曾參予神舟飛船、風云衛(wèi)星等航天系統(tǒng)工程用電連接器的質(zhì)量檢驗、失效分析和可靠性篩選等工作。

電連接器是連接電子、電氣整機系統(tǒng)廣泛使用的基礎(chǔ)器件，它的可分離性是區(qū)別于其它元件的特性或本質(zhì)。電連接器技術(shù)研究通常由基礎(chǔ)研究、應用基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品研發(fā)三部分組成：—是基礎(chǔ)研究，研究電接觸基礎(chǔ)理論及連接器電接觸可靠性，關(guān)注外界可能與行業(yè)發(fā)展相關(guān)的新技術(shù)動向(如3D 打印、金屬注射等增材制造新技術(shù))，研究其對行業(yè)可能產(chǎn)生影響及可能的應用前景；二是應用基礎(chǔ)研究，研究連接器產(chǎn)品設(shè)計、材料、制造工藝和檢驗方法等應用基礎(chǔ)標準，關(guān)注產(chǎn)品研發(fā)團隊需求，為研發(fā)團隊提供技術(shù)支持，對產(chǎn)品使用出現(xiàn)問題故障分析，為解決問題提供方案；三是產(chǎn)品研發(fā)，根據(jù)需求進行新產(chǎn)品研制。目前我國連接器大型企業(yè)通過“產(chǎn)、學、研”結(jié)合，組建含這三部分研究內(nèi)容的協(xié)作團隊，而中小企業(yè)往往僅關(guān)注新產(chǎn)品研發(fā)，前二部分研究能力非常薄弱。

最近筆者應邀赴某著名電連接器企業(yè)研發(fā)基地測試實驗室參觀學習和技術(shù)交流。發(fā)現(xiàn)部分研發(fā)試驗人員雖學歷很髙，但對電連接器零件材料選用和相應制作工藝的基礎(chǔ)知識了解頗少。往往直接引用國外電連接器產(chǎn)品標準，但對其產(chǎn)品標準中每個零件設(shè)計選材的原由和依據(jù)理解甚少或根本不理解。反思其根源是由于我國電連接器產(chǎn)品過去以仿制為主，照搬照抄國外產(chǎn)品標準規(guī)范，只知道必須這樣做，而不知道為什么要這樣做，缺乏對電連接器接觸件、絕緣體等關(guān)鍵零件材料應用的基礎(chǔ)研究。面對眾多國外引進用于的電連接器關(guān)鍵材料，我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的等效替代材料創(chuàng)新研究非常薄弱。導致用國產(chǎn)材料制作的電連接器和國外同類產(chǎn)品相比是“形似質(zhì)差”。

2018年7月13日工信部副部長、國家制造強國建設(shè)領(lǐng)導小組辦公室主任辛國斌指出：中國制造業(yè)創(chuàng)新力不強、核心技術(shù)短缺的局面尚未根本改變。工信部對全國30 多家大型企業(yè)、130 多種關(guān)鍵基礎(chǔ)材料調(diào)研結(jié)果顯示；32%關(guān)鍵材料在中國仍為空白，52%關(guān)鍵材料依賴進口。其中也涉及到電連接器，我國高端領(lǐng)域應用的電連接器接觸件、絕緣體等關(guān)鍵零件材料長期依賴進口。每年從歐美、日本和韓國進口的高端銅板帶達12 千噸以上。

本文重點論述電連接器的關(guān)鍵零件之—，接觸件材料應用的基礎(chǔ)技術(shù)研究。接觸件插合接觸界面和與電線電纜端接界面的不確定性，是影響電接觸可靠性的關(guān)鍵因素。接觸件電接觸界面某些離散區(qū)域的形成，真正接觸并起傳導作用區(qū)域的構(gòu)成，決定了連接器電接觸可靠性。接觸件選材時應以性能要求為依據(jù)，從彈性極限、彈性模量、強度、延伸率、疲勞強度、成型性、導電性、耐蝕性、耐熱性、表面質(zhì)量、尺寸偏差和可焊性等方面進行綜合考慮。我國用于制作高可靠電連接器接觸件的鈹銅等基礎(chǔ)材料一直依靠進口。

隨著國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革深化，人們在充分理解基礎(chǔ)材料對保證電連接器產(chǎn)品質(zhì)量的重要性同時，也越來越認識到選用國產(chǎn)材料替代進口的緊迫性。因為進口材料雖目前能完全滿足連接器技術(shù)要求，但往往受價格和交貨期，特別是受國際形勢影響較大。而選擇國產(chǎn)材料雖短期內(nèi)部分質(zhì)量—致性和可靠性指標尚不能達到產(chǎn)品設(shè)計要求，但從戰(zhàn)略發(fā)展分析考慮必須解決制約我國電連接器發(fā)展的瓶頸之一，即解決國產(chǎn)材料選擇和來源問題。

筆者作為—名上世紀六、七十年曾致力于導彈、火箭等航天金屬材料國產(chǎn)化研究的老專家。每當親臨電連接器企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，看到許多關(guān)鍵零件材料都依賴進口十分拗心。我認為關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和芯片一樣也是國家核心技術(shù)，是—個國家強大具有實力的象征。強國必須從關(guān)鍵基礎(chǔ)材料抓起，它是一項耗資巨大、見效慢，但意義不亞于飛船、商飛、高鐵的國家系統(tǒng)工程。

2.1接觸件材料強化理論的應用研究

接觸件在設(shè)計選材和工藝制造過程中應首先熟知其材料強化常用的幾種機理：

1)冷變形強化

冷變形強化又稱冷作硬化，金屬材料在再結(jié)晶溫度下的變形稱冷變形。冷變形后材料即被強化，強化程度隨變形度、變形溫度及材料本身性質(zhì)而不同。同一材料、同一溫度下冷變形時，變形度越大強度越高，但塑性隨變形度增加而降低。變形強化受合金塑性限制，當變形度高到一定程度合金會出現(xiàn)開裂使材料報廢。表1列出接觸件常用黃銅、青銅合金帶材按GB/T2059-2017規(guī)定的機械性能。

表1 接觸件常用黃銅、青銅合金帶材機械性能(GB/T2059-2017)

表1 中狀態(tài)代號說明；O60 退火、H01 1/4 冷硬、H02 1/2 冷硬、H04 冷硬、H06 特硬、H08 彈硬。由表1 可見，相同規(guī)格、牌號的銅合金帶材抗拉強度和硬度，，隨冷作硬化變形量增加而提高，而塑性相應降低。連接器常選用C5191(QSn6.5-0.1)、QSn4-3等錫青銅制作插孔接觸件。相同規(guī)格的C5191(QSn6.5-0.1)、QSn4-3 等錫磷青銅具有比H62、HPb59-1 等黃銅更高抗拉強度和硬度。但錫青銅添加錫成本增加，且導電率較低、反復折彎性能較差。為此國內(nèi)外相繼研發(fā)了C42500、C41125、PW33520(C42230)等髙性能、低成本替代產(chǎn)品，其中我國研發(fā)的PW33520 合金屈服強度570Mpa、導電率34%，是原C5191 兩倍，能滿足高傳輸、低溫升要求。壞方向折彎性能也比原C5191優(yōu)秀明顯。錫含量比原C5191 低，可回收鍍錫、鍍鎳角料。對比錫磷青銅綜合性能優(yōu)異、性價比高。

冷變形使合金內(nèi)部晶粒大小和取向變化(圖1)，位錯大量增殖，位錯在運動過程中相互作用形成割階、纏結(jié)，阻礙位錯進一步發(fā)生運動，從而提高材料強度。

冷軋帶材在平行于軋制方向的塑性較好，但在鈑金折彎中，折痕垂直于軋制方向的折彎性能較好。但因合金成分和制造工藝不同，也有與壓延方向垂直的(橫向)的折彎方向折彎加工性能更好的合金。連接器沖壓接觸件(端子)一般都存在與壓延方向垂直的(橫向)的折彎，因此，通常用比較銅合金帶材橫向折彎加工性來判斷材料的折彎加工性優(yōu)劣。

圖1 冷軋前后合金晶粒度變化

圖2 溶質(zhì)元素的固溶會引起晶格畸變

2)固溶強化

合金元素固溶到基體金屬中形成固溶體時，合金強度、硬度一般都會提髙，稱為固溶強化。溶質(zhì)元素的固溶會引起晶格畸變，阻礙位錯運動，因此對提高合金的抗應力松弛性能是有幫助的(圖2)。但固溶強化元素不能無限制添加，一方面是因為所有元素的固溶，都會不同程度地降低銅的導電率，另一方面，更重要的是元素添加量過多會惡化合金的加工性能。

銅合金固溶強化提高強度、硬度同時，塑性仍保持在良好水平上。鋅固溶到銅中形成各種規(guī)格二元黃銅。鋅在固態(tài)銅中溶解度不象一般合金系隨溫度降低而減小，相反是隨溫度降低而增加，當溫度降至456℃時，鋅在銅中溶解度增至最大為39%，進一步降低溫度，鋅在銅中溶解度隨溫度降低而減小。H62 黃銅含38%鋅，具有良好的機械強度、加工塑性、導電、導熱和耐蝕性。廣泛用于制作插針接觸件。HPb59-1鉛黃銅，在含40%Zn 的黃銅中加1～2%Pb，不僅無害，還能使切屑易脫落，提高合金切削加工性。被譽為易切黃銅，也被常用于制作插針。

3)沉淀強化(時效強化)

在固溶度隨溫度降低而減小的合金系中，當合金元素含量超過一定限度后，淬火可獲得過飽和固溶體。在較低溫度加熱(即時效)，過飽和固溶體將發(fā)生分解，析出彌散相并引起合金強化，稱為沉淀強化(或時效強化、彌散強化)。經(jīng)時效熱處理使基體中第二相顆粒呈細小彌散分布，除增加強度、硬度等力學性能外，還同時提高其導電率和導熱率。是目前最常用的高性能銅合金強化方法。

作為髙可靠連接器彈性接觸件常用材料的鈹青銅，是力學、物理、化學綜合性能良好的一種合金。鈹在銅中極限溶解度為2.7%(864℃)，隨溫度下降而急劇降低，在300℃降至0.02%。故鈹青銅經(jīng)淬火時效進行沉淀強化后，具有髙的強度、彈性、耐磨性、耐疲勞性和耐蝕性。表2 列出了按YS/T323-2012 標準生產(chǎn)的QBe2 鈹青銅帶固溶處理后不同冷作硬化處理和再補充沉淀(時效)處理后機械性能。

表2 鈹青銅帶機械性能(YS/T323-2012)

表中代號說明：TB00 固溶處理、TD01 固溶處理+冷加工至1/4 硬、TD02 固溶處理+冷加工至1/2 硬、TD04 固溶處理+冷加工至冷硬、TF00 固溶處理+沉淀處理、TH01固溶處理+冷加工至1/4 硬+沉淀處理、TH02 固溶處理+冷加工至1/2 硬+沉淀處理、TH04 固溶處理+冷加工至冷硬+沉淀處理。由表2 可見，鈹青銅具有比黃銅和其他青銅更高的強度和硬度，特別是補充沉淀(時效)處理后強度和硬度可比固溶處理后提高近一倍。例如制作0.635mm 間距超微矩形電連接器的絞線式插針，釆用三股0.06mm鈹銅線外包著七股0.038mm 鈹銅線，繞成的纜束直徑僅0.2mm。經(jīng)280℃、2h 時效處理后顯微硬度明顯提高，與未經(jīng)時效處理相比硬度提高70%，使絞線式插針針頭性能穩(wěn)定不易磨損。

4)過剩相強化

過量合金元素加入基體金屬， 一部分溶入固溶體，超過極限溶解度部分不能溶入，形成過剩的第二相，簡稱過剩相。過剩相對合金一般都有強化作用。其強化效果與過剩相本身性能有關(guān)，過剩相強度、硬度越髙，強化效果越大。但硬脆的過剩相超過一定限度會使合金變脆，機械性能反而降低。

過剩相強化和沉淀強化有相似處；過剩相強化時，強化相較粗大，用金相顯微鏡低倍即能觀察到。而沉淀強化時，強化相極為細小、彌散度大，一般用金相顯微鏡觀察不到。過剩相強化在有色合金中廣泛應用，幾乎所有在退火狀態(tài)使用的兩相合金都應用過剩相強化。

5)細化組織強化

細化組織是金屬材料常用的強韌性方法之一，對單相合金是指晶粒細化，對多相合金是指基體相細化及過剩相細化。細化組織可提高材料室溫強度、塑性和韌性。鑄造合金可釆用變質(zhì)處理細化組織，即在澆注前在金屬熔液中加入微量被稱為變質(zhì)劑元素或化合物，影響金屬熔液結(jié)晶為細密組織。

圖3、圖4 為錫磷青銅普通工藝和細化晶粒工藝的顯微組織對比。變形合金可釆用變形及再結(jié)晶方法組織細化。銅合金帶材或絲材通過冷軋、冷拉和中間再結(jié)晶退火，使規(guī)格變得越來越薄和越來越細之同時組織細化。抗拉強度有所提高，而塑性適當降低。用于智能化連續(xù)沖壓、電鍍生產(chǎn)接觸件(端子)的銅合金帶材晶粒度和晶粒均勻度，將影響材料機械強度和折彎性能。細化晶粒可改善銅合金帶材的折彎性能。

圖3 普通工藝顯微組織（左）與 圖4 細化晶粒工藝顯微組織（右）

2.2用于接觸件的高強度、高導電銅合金材料應用研究

銅合金中添加鋅、鋁、錫、錳、鎳等元素固溶強化提高強度之同時，一般都會降低導電率。在導電率-抗拉強度關(guān)系圖中不同合金系銅合金處于不同位置(圖5)。

圖5 銅合金抗拉強度一導電率關(guān)系

用于接觸件的高強度、高導電銅合金應用研究主要有以下三方面：

1)高導電方向銅合金的應用研究

高導電銅合金板帶一般要求屈服強度500MPa 以上，導電率80%IACS 左右。主要應用于大電流連接場合，如基站電源連接器、新能源汽車連接器和智能手機連接器。智能手機內(nèi)部搭載的連接器通電量呈增加趨勢，每芯通電量由原來0.3A 增至1.5～3.0A，由此要求銅合金在保持較高強度水平同時具有高導電性。USB TYPE-C 公端端子原選用導電率12%的C52100 錫磷青銅發(fā)熱，改用導電率65%的高導電銅鎳硅合金可抑制發(fā)熱和溫升。

2)平衡方向銅合金的應用研究

一般銅合金導電性越好，要維持高強度越難。平衡方向銅合金板帶主要應用于對材料強度及導電率均有一定要求的場合，一般要求屈服強度650MPa 以上，導電率65%IACS 左右。例如重載連接器和USB TYPE-C 母端端子要求高導電性和良好的耐插拔性，由于用戶設(shè)計理念不同，有的重視導電性，有的重視屈服強度，故高導電銅鎳硅合金有二種類型供用戶選用；導電率65%、屈服強度650MPA，或?qū)щ娐?0%、屈服強度490MPA。

3)高強度方向銅合金的應用研究

高強度銅合金板帶一般要求屈服強度900MPa 以上，導電率20%IACS 左右。主要用于信號連接部分，如VCM 彈片、耳機彈片、SIM 卡連接器等。某廠家的智能手機厚度五年內(nèi)變薄20%以上，由此使得裝配在手機內(nèi)部多數(shù)板對板連接器也扁平化、細間距化，手機其它所有連接器同樣都要求小型化。原選用黃銅、錫磷青銅的機械強度和折彎工藝成形性能難以滿足越來越苛嚴要求，改用銅鎳硅合金或鈦銅等髙性能銅合金才能滿足髙強度、良好的折彎加工性和髙導電等特性要求。相同形狀的端子選用銅鎳硅合金或鈦銅制造和原用錫磷青銅相比，銅鎳硅合金可提髙12%接觸壓力，而鈦銅則可提高22%接觸壓力。

2.3用于接觸件的銅合金抗應力松弛及耐熱性能研究1)抗應力松弛性能研究

金屬應力松弛是指在恒定高溫承載狀態(tài)下，總應變(彈性應變加塑性應變)保持不變，而應力隨時間延長逐漸降低的現(xiàn)象稱為松馳。松弛和蠕變是一個問題兩個方面；材料在恒定高溫下工作，當保持應力恒定就產(chǎn)生蠕變，當保持應變恒定就產(chǎn)生松馳。用于接觸件的銅合金抗應力松弛性能，是決定材料能否可靠應用的重要技術(shù)特性。電連接器常因插孔接觸件材料應力松馳，造成接觸不良或瞬間斷電等失效故障。

國內(nèi)外大型銅合金生產(chǎn)企業(yè)對此都開展深入系列研究，并為用戶提供各種恒定高溫承載狀態(tài)下，不同牌號材料的應力松馳曲線。圖6 為KMD 公司提供的C70250 銅鎳硅合金(CuNi3Si)沉淀強化狀態(tài)、強度等級R620(抗拉強度620-760Mpa)、不同恒定高溫下的應力松馳曲線。

圖6 KMD 公司提供的C70250 R620 沉淀強化狀態(tài)應力松馳曲線

2)耐熱性能研究

合金室溫強度決定于金屬的原子結(jié)合力和對位錯運動的阻力。要提髙合金的熱強度，首先必須提髙金屬原子之間結(jié)合力。金屬原子之間結(jié)合力可從合金熔點、再結(jié)晶起始溫度、自擴散激活能和彈性模量等物理參數(shù)得到判斷。為提髙銅合金耐熱性，進行合金化時添加的合金元素不宜顯著降低合金熔點，應具有較髙的擴散激活能。

用于接觸件的銅合金材料，通常用測量在相同溫度、長時間加熱接觸壓力變化(應力松弛)來衡量其耐熱性。據(jù)日本JX 公司介紹；加熱150℃持續(xù)1000 小時后連接器的接觸壓力和加熱前的接觸壓力進行比對，黃銅只有8%、磷青銅只有50%，都大幅下降。而銅鎳硅合金還有80～90%、鈦銅更高可保持95%以上的接觸壓力。

汽車上所用各種連接器接觸件材料耐熱性要求比智能手機更高。汽車內(nèi)部各部位的溫度環(huán)境；發(fā)動機室120℃、發(fā)動機表面135℃、儀表板表面120℃、車內(nèi)地板105℃、后甲板117℃、人乘坐汽車無空調(diào)時實際車內(nèi)部分溫度可達120℃。車載連接器根據(jù)車內(nèi)位置的耐熱性(防止應力松弛、受熱不變形)要求，接觸件原選用黃銅、磷青銅已無法滿足使用要求，現(xiàn)改用耐應力松弛性能更佳的鈦銅或銅鎳硅合金材料。

2. 4鈹銅及其替代材料的應用研究

鈹銅具有比一般青銅和黃銅更高的強度水平。鈹銅接觸件承受高應力時能無屈服變形或斷裂,維持長期的高應力狀態(tài)而不松弛,在有限的空間內(nèi)能提供最大的力。并具有高的導電率和導熱率、優(yōu)良的抗腐蝕性、良好的工藝性能。退火或冷軋狀態(tài)帶材任何方向都能沖壓成形。故航空、航天等高可靠電連接器彈性接觸件一般均選用鈹銅制作，部分電連接器產(chǎn)品總規(guī)范明確規(guī)定接觸件應選用鈹銅材料。

表3 進口C17200 和國產(chǎn)QBe2 鈹銅的化學成分

表3列出了進口17200和國產(chǎn)QBe2鈹銅化學成分。由表3可見：進口17200主要成分中添加鎳同時還添加鈷，而國產(chǎn)QBe2只含鎳不含鈷。鈷和鎳在周期表位置相鄰，化學性質(zhì)相近，添加進鈹銅中的作用和效果基本相同，能降低鈹在固態(tài)銅中的溶解度，抑制相變過程，延緩淬火及時效過程中過飽和固溶體的分解，并有細化α固溶體晶粒作用。鈷是較稀缺元素，價格比鎳約高三倍。從合金化機理分析；國產(chǎn)QBe2能否與添加鈷的進口C17200作用相當，尚需進一步試驗驗證。能否用添加其它元素達到與添加鈷相同，甚至比添加鈷更好的效果，是一個很值得研究的應用課題。

另外鈹銅生產(chǎn)冶煉過程對環(huán)境存在污染，今后在國際上是否會逐步禁用，一直是電連接器行業(yè)內(nèi)許多領(lǐng)導和專家關(guān)注的問題。為此，筆者曾專門向我國最大的鈹銅研制生產(chǎn)企業(yè)(寧夏東方集團公司鈹銅分公司)咨詢；答復是當今世界上還沒有對鈹銅合金在使用的禁止和限制上有任何法律規(guī)定。但從今后發(fā)展趨勢分析，因鈹銅在生產(chǎn)冶煉過程中對環(huán)境存在污染，在環(huán)保要求苛嚴格的今天，研發(fā)鈹銅替代材料一直是業(yè)界關(guān)注的課題。近年來加上鈹銅的價格因素，世界各大銅加工企業(yè)相繼研發(fā)了銅鎳錫系、銅鎳硅系、鈦銅合金系列等替代材料，雖其綜合性能仍無法與鈹銅合金媲美，但現(xiàn)已有部分應用于實際產(chǎn)品。

為縮小與國外鈹銅及其替代材料應用的基礎(chǔ)研究差距，實現(xiàn)用國產(chǎn)鈹銅及其替代材料等效替代進口的戰(zhàn)略發(fā)展目標，由國家層面科研機構(gòu)組織開展鈹銅及其替代材料應用的基礎(chǔ)研究是一項十分緊迫的任務。

2.5接觸件材料應用標準研究

我國用于制作接觸件的銅合金絲材、帶材行業(yè)標準與國外有明顯差距。雖然參照ASTM B197/197M 01 修訂的鈹銅絲行業(yè)標準YS/T571-2009，與原YS/T571-2006 相比，雖力學性能增加了1/4 硬(Y4)、3/4 硬(Y1)的性能，并提高了冷加工狀態(tài)的性能范圍，增加了部分拉抗強度上限。但檢測鈹銅絲材力學性能直徑要大于、等于0.1mm，小于0.1mm 不作規(guī)定。參照ASTM B194-2008 修訂的鈹銅帶行業(yè)標準YS/T323-2012，雖帶材厚度為0.05～1.5mm，但小于、等于0.25mm 抗拉強度、伸長率和硬度不作規(guī)定。

連接器小型化，使制作接觸件所選銅帶越來越薄、絲材越來越細，目前國產(chǎn)鈹銅帶材、絲材實際生產(chǎn)嚴重滯后于標準規(guī)定，往往是“有標準、無產(chǎn)品”。國產(chǎn)鈹銅生產(chǎn)企業(yè)尚難提供現(xiàn)行行業(yè)標準中規(guī)定的各牌號的所有規(guī)格、狀態(tài)和性能。例如繞制間距0.635mm 超微矩形電連接器絞線式插針纜束，選用1/4Y(1/4 冷作硬化)狀態(tài)0.038mm鈹銅絲，只得選用進口C17200 鈹銅絲材。

日本JX、NGK 等銅材生產(chǎn)廠十分重視接觸件材料應用標準研究，除詳細向用戶提供高性能銅合金化學成分和不同供應狀態(tài)機械性能和顯微組織外，還提供材料應力松馳、疲勞、耐熱性、折彎、可焊性等系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)和推薦應力場合，指導用戶準確選材。日本JX、德國KMD 公司對銅合金帶材折彎性能有深入系統(tǒng)研究。研究認為：銅帶生產(chǎn)中晶粒細化可提高銅帶折彎性能，銅合金彎曲性能在常規(guī)銅合金元素控制和金相組織控制基礎(chǔ)上，需進一步增加晶粒度和晶粒均勻度的工藝控制。為此,國外對銅合金帶材晶粒細化控制在晶粒平均直徑10μm 左右。而我國銅合金帶材標準GB/B2059-2017僅規(guī)定部分銅合金帶材(軟狀態(tài))晶粒度要求，最小的晶粒平均直徑為15μm。

美國金屬材料協(xié)會2014 年更新了ASTM B820-14a“測定銅及銅合金帶材可成形性的彎曲試驗的試驗方法”，該標準已釆用彎曲試驗后使用放大儀器觀察，試樣彎曲外表面無裂紋的判定方法。早在2004 年該標準已將判定的放大倍數(shù)由5 倍提高至30 倍，出現(xiàn)爭議時使用150 倍金相橫截面進一步判定。而我國根據(jù)lSO7438.2005“金屬材料彎曲試驗”，制訂的GB/T232-2010“金屬材料彎曲試驗方法”，釆用彎曲試驗后不使用放大儀器觀察，試樣彎曲外表面無可見裂紋的判定方法。和發(fā)達國家相比，在銅合金接觸件材料應用標準和試驗方法研究方面仍有許多空白和不足。

2.6接觸件材料在智能制造中的應用研究

連接器生產(chǎn)方式的進步正在改變?nèi)藗兊馁|(zhì)量觀念和控制方式。過去接觸件材料主要依靠原材料入廠理化性能復驗和生產(chǎn)過程中附帶工藝試片事后檢驗保證質(zhì)量。現(xiàn)在智能制造系統(tǒng)供應商構(gòu)建了成千上萬個系統(tǒng)，人工智能計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)能幫助連接器生產(chǎn)企業(yè)，通過軟件繪制經(jīng)驗曲線對連接器接觸件材料理化性能、成本和可靠性有很好的認識，設(shè)計制造出更好的連接器。接觸件(端子)自動高速沖壓系統(tǒng)能自動計算出力的曲線上每個點最優(yōu)化寬度，在沖制接觸件(端子)過程中實時顯示。監(jiān)控系統(tǒng)在包絡(luò)曲線內(nèi)調(diào)整，若材料力學性能異常或模具配合不當，使曲線偏離或超出包絡(luò)曲線后會自動停機。由于銅合金帶材沖制接觸件(端子)廢料有的高達60%，為廢料循環(huán)回收利用，國內(nèi)外銅合金生產(chǎn)企業(yè)為下游企業(yè)提供高品質(zhì)、高精度銅合金帶材沖壓件。

TE 等連接器著名企業(yè)，手機連接器等已實現(xiàn)自動化、高效、低成本的大批量連續(xù)生產(chǎn)。通過人工智能技術(shù)平臺實時利用連接器生產(chǎn)過程的大量數(shù)據(jù)，動態(tài)柔性監(jiān)控生產(chǎn)過程。通過大數(shù)據(jù)、云計算預測連接器工作狀態(tài)和可靠程度。我國博威合金深入研究用戶應用環(huán)境需求，在國內(nèi)定制開發(fā)銅合金帶材處于領(lǐng)先水平。筆者在生產(chǎn)現(xiàn)場看到博威合金研制的部分銅合金帶材已能替代進口。航天電器通過智能制造接觸件車間原繞線、點焊工種消失，工人由原60 名減至15 名，產(chǎn)品合格率卻由原80%提升至95%。絞線式自動生產(chǎn)線作為“智能制造試點示范項目”通過現(xiàn)場審核。

但目前連接器行業(yè)總體智能制造水平低，多數(shù)企業(yè)接觸件生產(chǎn)處于工業(yè)2.0 機械化時代。如何整合資源結(jié)構(gòu)重組，使其實現(xiàn)通過人工智能計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，利用生產(chǎn)過程產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，參予接觸件材料行業(yè)新標準制定，將新標準信息引入到系統(tǒng)中，輸入新標準規(guī)定的接觸件材料理化性能等基本要素做出應用。提升接觸件材料從數(shù)據(jù)到知識、從知識到?jīng)Q策的能力，這是今后接觸件材料應用基礎(chǔ)研究的重要內(nèi)容。

3.1改革研究體制

連接器接觸件材料應用的基礎(chǔ)研究是一項耗資大、見效慢的系統(tǒng)工程，必須國家層面組織“政、產(chǎn)、學、研、用”五方面大協(xié)作，任何企業(yè)單方面都無能力勝任這項工作。要開發(fā)出能與美國Brushwellman、日本NGK 等著名品牌抗衡的國產(chǎn)鈹銅及其替代材料，必須從整體的特性、功能、目標出發(fā)，緊密結(jié)合應用去研制設(shè)計系統(tǒng)各組成部分的參數(shù)和性能，以求得最佳組合。為實現(xiàn)這個共同的創(chuàng)新目標，必須通過改革現(xiàn)行機制，將產(chǎn)業(yè)鏈上的材料研究、生產(chǎn)與應用等單位組成接觸件材料應用基礎(chǔ)研究聯(lián)盟。以改變目前材料生產(chǎn)與材料應用脫節(jié)，造成材料研究和標準制定流于表面化，材料很難適應不同應用領(lǐng)域的差異化工藝技術(shù)要求的現(xiàn)狀。

要從管理意識和體制上保證對接觸件材料應用的基礎(chǔ)研究人、財、物的投入，使有志之士能靜下心來，化數(shù)年、乃至數(shù)十年時間去從事這項研究。未來電連接器企業(yè)除加工用戶定制的專用接觸件外，通用接觸件完全可通過互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)服務平臺提供。該平臺應有國際認同感的創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境和激發(fā)創(chuàng)新活力的政策支撐。

3.2培育研究團隊

實現(xiàn)電連接器行業(yè)由“速度”到“品牌”、由“制造”到“創(chuàng)造”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，必須借助國家強基工程、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和智能制造等利好政策，培育一批熟知電連接器設(shè)計、材料和工藝的專業(yè)、跨界和系統(tǒng)人才，適應在國家層面構(gòu)建連接器接觸件產(chǎn)業(yè)鏈從設(shè)計要求提出、材料研發(fā)、工藝制造到質(zhì)量檢測評估的系統(tǒng)應用基礎(chǔ)研究合作平臺和工作機制需要。

該團隊除由連接器接觸件產(chǎn)業(yè)鏈原材料生產(chǎn)企業(yè)、高等院校、科研單位、連接器(接觸件)生產(chǎn)企業(yè)、使用單位、行業(yè)協(xié)會和國家主管部委等各方專業(yè)人才外，還應由掌握接觸件智能生產(chǎn)理論、方法、技術(shù)、產(chǎn)品和應用等縱向和經(jīng)濟、管理、標準、法律等橫向跨界和系統(tǒng)人才支撐。以促進接觸件材料及試驗方法的行業(yè)標準或團體標準合作研究，爭取在電連接器國際標準制訂中有更多話語權(quán)。

3.3數(shù)據(jù)共享合作共贏

進入上世紀八十年代，美國電連接器各大企業(yè)，除做必要試驗外，已不再進行大規(guī)模可靠性試驗，原因是隨著生產(chǎn)方式進步，可靠性由質(zhì)保體系現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)資料來確定。智能化生產(chǎn)過程質(zhì)量控制產(chǎn)生大量理化、工作狀態(tài)、故障和失效歷史數(shù)據(jù)是十分珍貴的資源。與可靠性關(guān)聯(lián)的故障具有隨機性，隨機規(guī)律的準確性(精度)與樣本數(shù)成正比。社會進入大數(shù)據(jù)時代。建立和完善產(chǎn)品從原材料、工藝制造到最終使用的數(shù)據(jù)利用，對可靠性分析能起到了事半功倍效果。

目前接觸件產(chǎn)業(yè)鏈上僅少數(shù)國企或外資企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)了接觸件工業(yè)3.0 的智能化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，借助大數(shù)據(jù)云計算平臺，可實時在線監(jiān)測處理生產(chǎn)過程獲取的大量數(shù)據(jù)，自動精準控制接觸件的接觸電阻、分離力等質(zhì)量參數(shù)。今后將有更多企業(yè)和單位通過智能化改造參予接觸件材料應用基礎(chǔ)研究，但前提條件是必須創(chuàng)造企業(yè)誠信氛圍，打破“各自為政、相互保密”現(xiàn)狀，建立“數(shù)據(jù)共享、合作共贏”新機制。

3.4跨界聯(lián)合開展等效替代進口材料系統(tǒng)研究

必須堅持“問題導向、產(chǎn)需結(jié)合、協(xié)同創(chuàng)新、重點突破”原則，瞄準我國軍用電連接器生產(chǎn)緊缺的接觸件等關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，由政府牽頭建立“官、產(chǎn)、學、研、用”結(jié)合的材料創(chuàng)新聯(lián)盟或研發(fā)平臺。通過政策和資金扶植，組織產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)、科研、應用等單位聯(lián)合攻關(guān)，不斷試制-應用-改進-再應用-再改進，直至實現(xiàn)完全替代進口材料目標。這是一項國家牽頭才能完成，需經(jīng)歷目標確定、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、初步試驗、擴大試驗和生產(chǎn)應用等六階段的系統(tǒng)工程。

首先要明確系統(tǒng)所達到的目標、工作內(nèi)容和具體要求。目標是要使國產(chǎn)接觸件材料合金含量、添加元素、制造工藝和性能參數(shù)，趕上或超過進口材料的生產(chǎn)質(zhì)量水平，能等效替代進口。經(jīng)專家對系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計成果評審選出最優(yōu)方案。經(jīng)國家主管部委可行性論證、申請立項、落實經(jīng)費和組織招標，選取國內(nèi)最優(yōu)的接觸件材料生產(chǎn)企業(yè)和電連接器生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合開展接觸件材料應用的初步試驗。經(jīng)權(quán)威電連接器質(zhì)量和可靠性檢驗機構(gòu)對初步試驗的材料及其加工的接觸件質(zhì)量作出評價。再由承擔初步試驗的接觸件材料生產(chǎn)企業(yè)提供新試材料擴大試驗，給國內(nèi)更多的航空、航天、軍用、信息、交通、能源等領(lǐng)域高可靠電連接器生產(chǎn)企業(yè)試用，驗證接觸件材料應用研究成果。由權(quán)威電連接器質(zhì)量和可靠性檢驗機構(gòu)對綜合擴大驗證試驗的材料及其加工的接觸件作出質(zhì)量評價和改進建議。并報請國家有關(guān)機構(gòu)進行材料應用研究成果鑒定。

建議

學習借鑒發(fā)達國家技術(shù)集成創(chuàng)新的成功經(jīng)驗，將互聯(lián)網(wǎng)理念擴展電連接器生產(chǎn)和服務領(lǐng)域，促進電連接器生產(chǎn)企業(yè)的分工和專業(yè)化，建議接觸件材料科技、生產(chǎn)、應用、標準和質(zhì)檢等單位組建“接觸件材料應用基礎(chǔ)研究聯(lián)盟”，并相應創(chuàng)建能應用接觸件材料基礎(chǔ)研究成果，實現(xiàn)通用接觸件工業(yè)3.0 自動化大規(guī)模量產(chǎn)的的孵化基地兼物流配送中心。可通過國家有關(guān)部委組織可行性立題論證，調(diào)研接觸件材料生產(chǎn)應用現(xiàn)狀，摸清與進口材料差距，招標確定承擔項目單位。并由國家投資對承擔項目單位現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和檢測手段改造，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)接觸件材料等效替代進口的目標。為有利于接觸件生產(chǎn)過程廢料回收利用，建議該基地選址最好在銅合金生產(chǎn)企業(yè)附近。