Vacuum Arc Characteristics of CuW70 Alloy

以不同粒度的W粉为原料,采用熔渗法制备CuW70合金,在真空灭弧室模拟电烧蚀实验,通过高速摄影仪和扫描电镜研究CuW70合金表面阴极斑点运动规律。研究结果表明:W粉粒度较小的CuW70合金具有较高的耐电压强度、较长的燃弧时间和低的截留值。W粉粒度较大的CuW70合金真空阴极斑点运动表现为在阳极正下方反复地重复燃烧,并且以选择Cu相击穿为主,烧蚀坑较深;W粉粒度较小的CuW70合金表面阴极斑点在阳极下方出现分裂和偏移,击穿相分布于整个阴极表面。     

钨粉级配法制备新型铜钨合金

传统单一粒径钨粉制备的铜钨(CuW)合金难以满足电容器开关中高频次开断电触头的使用要求,本研究采用3种粒径钨粉(超微米、微米和亚微米)级配法制备了新型CuW合金,利用场发射扫描电镜对CuW合金组织特征进行显微分析,并对新型CuW合金耐电弧击穿性能进行研究。结果表明,钨粉级配制备CuW合金,能形成多种W-W烧结颈,强化钨骨架,熔渗Cu相更分散更均匀,从而使得CuW合金硬度、电导率均高出国家标准30%~40%,且CuW合金耐电压强度较高,此外,新型CuW/CrCu整体材料结合强度高出国家标准40%~60%。     

原位生成硼化钨对CuW合金组织与性能的影响

用粉末冶金-烧结熔渗法制备了不同B添加量的CuW合金。研究了B添加量对CuW合金组织、静态性能、真空电击穿性能以及耐磨性的影响。结果表明,B元素在W骨架烧结过程中原位生成了硼化钨,强化了W骨架,在B质量分数为0.6%时,使CuW合金的HB硬度提高到2150MPa。同时W2B相的原位生成,提高了CuW合金的电击穿强度和耐磨性。使添加0.6%B的CuW合金的耐电压强度提高57.5%,截流值降低21%,摩擦系数降低了32.7%。对真空电击穿后的表面烧蚀形貌分析发现,添加B元素的CuW合金击穿坑分散且较小,铜液的集中飞溅现象减轻。     

多孔结构阻挡层对CuW/Al界面组织及性能的影响

将CuW假合金表面部分Cu腐蚀掉,预留100-200μm厚度的W骨架,随后通过化学镀在W骨架上形成多孔结构Ni扩散层,最后在700℃下用固-液连接的方法制备出CuW/Al整体材料。比较了不同保温时间下界面扩散区域微观组织结构,分析了界面扩散溶解层金属间化合物析出序列。结果表明,CuW/Al界面间多孔结构Ni中间层可有效抑制柱状Al2Cu相的生成和柯肯达儿孔洞裂纹的产生,界面处生成物主要以Al2Cu和 Al5W化合物为主。添加多孔结构Ni中间层可提高CuW/Al界面结合性能和电导率。     

多孔结构Ni中间层对CuW/Al界面组织及性能的影响

将CuW假合金表面部分Cu腐蚀掉,预留100~200μm厚度的W骨架,随后通过化学镀在W骨架上形成多孔结构Ni扩散层,最后在700℃下用固-液连接的方法制备出CuW/Al整体材料。比较了不同保温时间下界面扩散区域微观组织结构,分析了界面扩散溶解层金属间化合物析出序列。结果表明,CuW/Al界面间多孔结构Ni中间层可有效抑制柱状Al_2Cu相的生成和柯肯达儿孔洞裂纹的产生,界面处生成物主要以Al_2Cu和Al_5W化合物为主。添加多孔结构Ni中间层可提高CuW/Al界面结合性能和电导率。     

电弧作用下CuW触头的热冲击效应分析

基于表面微裂纹导致的断裂或整块剥落作为CuW触头失效的主要方式现象,在充分考虑电弧热源的时间和空间分布、不同温度下铜钨合金的材料属性和高温下的相变潜热影响的基础上,采用有限元方法分析了CuW触头在高压电弧作用下的温度场分布,根据热弹性效应计算出触头热应力的变化状况,揭示了构件初始裂纹的形成过程、产生部位以及裂纹形核的驱动力,从而为触头的损伤分析提供依据。     

铜钨/铜整体触头结合强度的测试

通过测试不同结构的Cu-W整体触头材料的试样发现,Cu-W试样结构对整体触头的结合强度有明显影响。标准拉伸试样因尾部Cu发生塑性变形而使断裂发生在Cu一侧,强度测试结果偏低。改进结构后的试样消除了非界面因素的影响,试样均在结合面处断裂,该结构试样能真正评价Cu-W整体触头的结合强度。     

中频钎焊在高压开关触头焊接中的应用

触头元件由紫铜（铬铜）与（CuW70）组成,在开关设备中起着关键作用,承受高温、高压、耐磨,并有一定的强度要求。其焊接质量的好坏直接关系到开关产品质量的优劣。我厂对触头焊接过去都是采用火焰钎焊,效率低、成本高、合格率低,严重地制约着生产。为了解决这个难题,通过大量工艺试验和详细论证认为,高速局部加热,氧化少、硬度降低小、效率高的中频感应加热是触头焊接的最有效的方法。     

碳辅助氢还原制备纳米钨粉的工艺及机理

以偏钨酸铵和葡萄糖为原料,采用碳辅助氢气还原的方法制备出纳米W粉,并研究W、C摩尔比和还原工艺对W粉的平均粒度和残碳量的影响。结果表明:还原产物、W粉的平均粒度和残C量与还原温度和W、C摩尔比密切相关,而当还原时间超过1 h后,还原时间对W粉的平均粒度和残C量没有明显的影响。还原产物决定于还原温度,W、C摩尔比为1:2.6的前驱体在700、750、800℃还原以后得到的产物分别为W+WO_2、W+W_2C+WC和W。W粉的粒度随着W、C摩尔比由1:2.0增加到1:3.0而由98 nm减小到42 nm,但W粉的残C量在W、C摩尔比小于1:2.6时都在0.05%(质量分数)以下,W、C摩尔比继续增加时,W粉的残C量显著增加。W、C摩尔比为1:2.6的原料经800℃还原1 h后得到无明显团聚的W粉,其平均粒度为46 nm,残C量为0.05%(质量分数)。     

以蓝钨为原料制取的粗颗粒W粉、WC粉特性的研究

本文从粉末粒度分布、微观结构以及对合金性能的影响等三方面探讨了以蓝钨为原料制取用颗粒W粉、WC粉的特性。结果表明，从W粉、WC粉的粒度分布曲线来看，蓝钨原料与黄钨原料没有什么本质区别，要制取粒度分布比较平坦、没有尖峰的粗颗粒W粉和粒度分布曲线不出现双峰的粗颗粒WC粉不能靠选择原料种类来解决；用扫描电镜观察W粉、WC粉的微观形貌时发现，用黄钨为原料制的W粉、WC粉颗粒表面存在明显微孔，而这一现象在以蓝钨为原料制得的W粉、WC粉中没有发现；与黄钨相比，以蓝钨为原料制得的WC－Co、WC－Co－Ni硬质合金具有较好的综合性能。     

Effect of Fe on vacuum breakdown properties of CuW alloys

CuW alloys with different Fe additions were prepared by the infiltration method. The microstructures of the CuW alloys prepared were characterized by a transmission electron microscope (TEM). The effect of Fe content on the surface erosion morphology was observed by a scanning electron microscope (SEM). The distribution of cathode spots was analyzed by a digital high-speed video camera. The results show that Fe addition can improve the relative density and thermal conductivity of CuW alloy with less than 0.6 wt.% Fe. However, excessive Fe addition can deteriorate the relative density and thermal conductivity. TEM results show that Fe addition can promote the formation of CuW solution. The area and depth of the erosion pits on the surface of CuW alloy depend on the breakdown position. Fe addition can strengthen the interface bond of Cu and W, improve the arc stability and the division of the cathode spots and, thus, avoid the concentration erosion.     

Effect of Fe on vacuum breakdown properties of CuW alloys

CuW alloys with different Fe additions were prepared by the infiltration method. The microstructures of the CuW alloys prepared were characterized by a transmission electron microscope (TEM). The effect of Fe content on the surface erosion morphology was observed by a scanning electron microscope (SEM). The distribution of cathode spots was analyzed by a digital high-speed video camera. The results show that Fe addition can improve the relative density and thermal conductivity of CuW alloy with less than 0.6 wt.% Fe. However, excessive Fe addition can deteriorate the relative density and thermal conductivity. TEM results show that Fe addition can promote the formation of CuW solution. The area and depth of the erosion pits on the surface of CuW alloy depend on the breakdown position. Fe addition can strengthen the interface bond of Cu and W, improve the arc stability and the division of the cathode spots and, thus, avoid the concentration erosion.     

粉末结构对超音速火焰喷涂WC系金属陶瓷涂层结合强度的影响

采用４种典型的ＷＣ系硬质合金粉末与Ｗ－Ｎｉ复合粉末,研究了粉末结构、粘结相的成分与含量,以及超音速火焰喷涂（ＨＶＯＦ）条件对涂层结合强度的影响。结果表明：对于具有高熔点的ＷＣ及Ｗ颗粒构成的复合粉末,ＨＶＯＦ涂层的结合强度大于结胶的强度,几乎不受粉末结构和粘结相成分的影响。试验表明：喷涂料子具备液固两个相结构是ＨＶＯＦ涂层获得高结合强度的必要条件,而ＷＣ与Ｗ的高密度是保证ＨＶＯＦ涂层高结合强度的充分     

粉末粒径对低压等离子喷涂厚W涂层的影响

采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,用2种不同粒径的粉末,在铜基体上制备了厚度为0.7 mm以上的W涂层.通过扫描电镜(SEM)研究了涂层的微观形貌,并对粉末对W涂层的显微结构、结合强度、氧含量及热导率的影响进行了探讨.结果表明:细小粒径W粉所制备的W涂层孔隙率较低,但涂层存在明显的分层;粗粉所制备的W涂层结构均匀,涂层的内聚力与热导率分别达到了38 MPa和98.06 W/m·k,远高于细W粉涂层的23 MPa和75.36W/m·k.细W粉涂层较低的性能和其严重的分层有关.     

CuW假两相合金的熔渗参数

通过对CuW假两相合金的熔渗参数的理论分析和实验研究,给出了熔渗时间与钨粉粒径、压坯孔隙率、压坯高度之间的定量关系式.结果表明,钨粉的粒径越小,毛细作用力越大,但钨粉总表面积增大使润湿表面要克服的阻力也增加,综合作用使熔渗的时间延长;随着压坯的孔隙率增大,熔渗阻力减小,熔渗速度加快,熔渗时间缩短.     

钢经热喷涂后的腐蚀疲劳行为

<正> 热喷涂技术广泛用于修复磨损件,并可提高工件的耐磨、耐蚀及耐热性能。有些工件除经受摩擦、腐蚀外还承受动载作用,因而人们关心经表面喷涂后材料的疲劳行为。以前的工作指出,等离子喷涂或火焰喷涂都降低材料的疲劳强度。本工作采用二次重熔的火焰喷焊工艺以改善喷涂件的疲劳性能、并研究了喷涂后的腐蚀疲劳行为.     

润湿性及孔径均匀性对铜液在多孔W骨架中渗流过程的影响

采用Voronoi随机算法建立微尺度W骨架多孔模型,基于Young-Laplace修正后的Navier-Stokes动量方程,应用有限体积法分析制备CuW合金的渗流过程。模拟结果表明:Cu-W间的润湿性越好,则铜液流股中心流速越大,但铜液在骨架壁面的黏附越强,从而有利于铜液与壁面接触而产生机械结合。此外,渗流通道中由于孔径不均匀引起的扩孔与缩孔转变导致铜液在孔隙中形成漩涡,促使CuW合金中产生气孔,从而降低铜液的充填率。     

粉末粒度对WC-Co涂层结构和性能的影响

采用低功率内送粉等离子喷涂设备,选择两种粒度不同的WC-Co粉末,在不同功率下,在不锈钢基体上制备WC-Co涂层。利用XRD、SEM等分析手段对原始粉末和涂层的显微结构和物相组成进行观察和分析,利用显微硬度仪测量涂层显微硬度。结果表明:与细粉相比,粗粉喷涂涂层的组织致密、均匀,孔隙率小。粗粉喷涂涂层显微硬度可达1500 HV以上,涂层主晶相是WC,也存在少量W2C相,随着等离子能量增加,W2C增多;细粉喷涂涂层,WC发生大量的脱碳分解,涂层主晶相是W2C,显微硬度低。因此粗粉在适当功率下更适合低能等离子喷涂。