细晶W-25Cu-2.0 mass%La_2O_3合金电接触性能

采用包套热挤压法制备了稀土氧化镧掺杂W-25Cu-2.0 mass%La_2O_3合金,在JF04C型电接触试验机上测试了稀土掺杂钨铜合金的接触电阻、燃弧时间、燃弧能量等电接触性能,利用钨灯丝扫描电镜对电接触材料阴阳两极电弧侵蚀形貌进行了微观分析。结果表明:稀土钨铜合金触头材料接触电阻较纯钨铜合金明显减小,且接触电阻不随接触电压的增大而增大;燃弧能量和燃弧时间随着接触电压的增大而增大,且波动性变大;闭合过程中的燃弧能量和燃弧时间均大于断开过程。电弧侵蚀后材料转移方向为阳极向阴极转移;电弧侵蚀形貌为阳极表面出现微小凹坑、阴极表面产生微小凸起;阳极触头表面出现富W区,阴极触头表面出现富Cu区,La_2O_3主要聚集在富W区。     

新型AgZrB2 触头材料的制备及电气性能

采用超声、球磨和放电等离子烧结相结合的方法制备了不同ZrB₂含量（3%,5%,7%,质量分数）的新型AgZrB₂触头材料,并通过电接触试验研究了触头材料的电弧侵蚀和材料转移行为。结果表明,ZrB₂含量显著影响AgZrB₂触头材料的耐电弧侵蚀性能。Ag-3% ZrB₂触头材料具有稳定的闭合/分断燃弧能量和持续时间,表现出较好的耐电弧侵蚀性能。但是,过多的ZrB₂会导致更高的闭合燃弧能量和更长的闭合燃弧时间,并且分断燃弧能量和时间会产生较大的波动,电弧侵蚀较为严重,这说明过量的ZrB₂不利于提高触头材料的耐电弧侵蚀性能。此外,Ag-3% ZrB₂和Ag-5% ZrB₂触头材料具有相同的材料转移模式——从阳极向阴极转移,而Ag-7% ZrB₂触头材料则呈现出相反的转移模式——从阴极向阳极转移。     

直流条件下Cu-10Cr电接触材料燃弧侵蚀特性

采用放电等离子烧结方法制备Cu-10Cr电接触材料,利用JF04C触点材料测试系统对Cu-10Cr电接触材料进行恒流条件下的电接触燃弧试验。分析在直流阻性负载条件下Cu-10Cr电接触材料的转移损耗情况,观察其燃弧侵蚀微观形貌,探讨材料的燃弧机制。结果表明:直流电弧会引起材料表面的熔化和转移,电流高于35 A时触点材料发生从阴极向阳极的转移;电接触表面呈现有熔池、浆糊状、气孔、裂缝、菜花状等多种微观形貌特征;燃弧能量随燃弧时间的增加而增大,并且在该试验条件下燃弧能量E和燃弧时间t存在线性关系。     

不同SnO_2粒度制备的AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为（英文）

为了阐明SnO_2粒度大小对AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为的影响,采用粉末冶金法制备不同SnO_2粒度的Ag-4%SnO_2(质量分数)触头材料,对触头材料组织进行观察,并对其致密度、硬度和导电率进行测量。对Ag-4%SnO_2触头材料进行电弧侵蚀实验,确定燃弧时间和电弧侵蚀前后的质量变化,并对电弧侵蚀后触头材料表面的形貌和成分进行表征。结果表明:细小的SnO_2颗粒有助于提高Ag-4%SnO_2触头材料的致密度和硬度,但降低了其导电率。随着SnO_2粒度的减小,Ag-4%AgSnO_2触头材料的燃弧时间变短,质量损失降低,电弧侵蚀面积增大,蚀坑变浅且分散。     

不同碳质相增强银基复合材料的电接触行为

采用粉末冶金工艺制备碳质相质量分数为3%的不同碳质相(石墨、碳纳米管和石墨烯)增强银基复合材料,并对其微观组织和物理性能进行表征。对复合材料触头进行直流阻性负载条件下的电弧侵蚀试验,研究了不同碳质相对复合材料电弧特征、材料转移和质量净损耗的影响。结果表明,银-碳纳米管复合材料具有最佳的致密度、硬度和抗拉强度;而银-石墨烯复合材料具有最好的导电率。复合材料触头的材料转移方式均为阴极向阳极转移。同等电接触参数条件下,银-石墨烯复合材料具有最佳电接触性能,其燃弧时间最短、燃弧能量最低、材料转移量和质量净损耗最少。     

不同SnO_2含量的Ag-SnO_2触头材料电弧侵蚀行为

采用粉末冶金法制备了不同SnO_2含量的Ag-SnO_2触头材料,研究了SnO_2含量对Ag-SnO_2触头材料电弧侵蚀行为的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)表征了Ag-SnO_2触头材料电弧侵蚀形貌,对影响Ag-SnO_2触头材料电弧侵蚀的因素进行了分析。结果表明,在电弧侵蚀过程中侵蚀优先发生在SnO_2区域。随SnO_2含量增多,燃弧时间依次增加,侵蚀面积逐渐减小,侵蚀坑变深,金属喷溅增强。     

不同SnO2含量的AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为研究

采用粉末冶金法制备了不同SnO2含量的AgSnO2触头材料,研究了SnO2含量对AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）表征了AgSnO2触头材料电弧侵蚀形貌,对影响AgSnO2触头材料电弧侵蚀的因素进行了分析。结果表明：在电弧侵蚀过程中侵蚀优先发生在SnO2区域。随SnO2含量增多,燃弧时间依次增加,侵蚀面积逐渐减小,侵蚀坑变深,金属喷溅增强。     

SPS法制备Cu-10Cr复合材料的电弧特性

抗电弧侵蚀性能是衡量电接触材料性能的重要指标,本文对采用放电等离子烧结技术(简称SPS法)制备出的Cu-10Cr复合材料进行电接触试验,研究了其在直流、阻性负载条件下材料的损失、转移情况,通过扫描电镜观察材料电弧侵蚀后的形貌并对形貌特征进行了表征。结果表明:在电流强度小于30 A条件下,材料未发生明显转移,但触头阴极和阳极均有一定的损耗;当电流强度大于35 A时,材料从阴极向阳极转移,并且随电流强度增大转移量随之增加;电弧侵蚀后触头表面呈现如气孔、裂缝和凹坑等形貌特征,且随电流强度增大而越明显;电流增加,熔焊力增大,接触电阻则有所降低。     

合金元素对Ag/MeO电接触材料电弧侵蚀形貌的影（英文）

通过扫描电镜和三维光学轮廓仪观察Ag/MeO(10)触头在直流19 V、20 A和阻性载荷条件下操作50000次后的电弧侵蚀形貌。结果表明:三维光学轮廓仪可以提供更清晰和详细的表面侵蚀形貌信息。在相同的测试条件下,Ag/SnO_2(10)触头的抗电弧侵蚀性能最强,而Ag/CuO(10)触头的抗电弧侵蚀性能最差。Ag/MeO(10)触头的电弧侵蚀形貌主要有三种类型。Ag/Zn O(10)和Ag/SnO_2(10)的电弧侵蚀形貌主要是液体喷溅和汽化,Ag/CuO(10)和Ag/CdO(10)触头的电弧侵蚀形貌主要是材料从阳极到阴极的转移,而Ag/SnO_2(6)In_2O_3(4)触头的电弧侵蚀形貌则既有液体喷溅和汽化又有材料的转移。此外,讨论不同Ag/MeO(10)触头的电弧形貌的形成过程和机理。     

不同粒度银粉的Ag-TiB2 触头材料电弧侵蚀行为

采用不同粒度的银粉和放电等离子烧结工艺制备了Ag-4% TiB₂（质量分数,下同）触头材料,测量了Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度,并在真空下对Ag-4% TiB₂触头材料进行了电弧侵蚀实验。采用扫描电子显微镜对Ag-4% TiB₂触头材料电弧侵蚀后的表面形貌进行了表征,采用TDS-2014双通道数字存储示波器记录了燃弧波形,并计算了燃弧时间,对电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明,Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度均随着Ag粒度的降低而增加。另外,采用细银粉制备的Ag-4% TiB₂触头材料具有较长的燃弧时间、较大的侵蚀面积和较浅的蚀坑,表明细小的Ag颗粒有助于电弧分散,能够提高材料的耐电弧侵蚀性能。     

操作次数对Ag/ZnO电触头电弧侵蚀行为的影响EI北大核心CSCD

通过电弧侵蚀模拟实验、三维轮廓仪(3DOP)和扫描电镜(SEM)等,研究操作次数对Ag/ZnO电触头电弧侵蚀行为的影响。结果表明:不同操作次数下,Ag/ZnO电触头电弧能量概率分布与电弧时间概率分布相似,电弧能量平均值与电弧时间平均值变化趋势一致。当操作次数为10000次时,Ag/ZnO电触头的电弧能量、电弧时间、温度变化、质量变化均最大,而电阻率变化最小。随着操作次数的增加,Ag/ZnO电触头表面形貌变化越来越大;相同操作次数下,阳极电触头表面形貌变化比阴极大。在电弧作用下,Ag/ZnO电触头主要发生喷溅侵蚀,并在触头表面观察到热水袋状、甜甜圈状、丝状等不常见典型电弧侵蚀形貌特征。     

Cu-49.5Mo-1WC复合材料的电弧侵蚀特性

对采用SPS放电等离子烧结工艺制备的Cu-49.5Mo-1WC复合材料进行电接触实验,研究了其在直流阻性负载条件下的材料转移,质量损失,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对Cu-49.5Mo-1WC材料的电弧侵蚀特征进行分析。结果表明:20 A时材料无明显转移,且阴极和阳极材料均有一定损耗;当电流大于20 A时,材料从阴极向阳极转移,并且随电流的增大转移量也不断增加;电弧侵蚀后触头表面呈现气孔、熔池和凹坑等微观形貌;接触电阻随电流的增大而逐渐减小;接触电阻和熔焊力随电流变化无明显波动。     

高致密细晶W-25Cu触头材料的电接触性能

由水热-共还原法制备出的原位共生W-25Cu复合粉末,经冷等静压、真空热压联合包套挤压工艺获得相对密度大于98%,导电率为42.7%IACS,硬度为246HB的高致密细晶W-25Cu电触头材料。材料显微组织中W相和Cu相分布均匀,颗粒细小(1~3μm)。在JF04C型电接触试验机上进行电接触实验,研究其在直流、阻性负载条件下的电接触性能。结果表明:提高钨铜合金致密度、细化晶粒可以减小并稳定接触电阻;燃弧时间和燃弧能量均随电压的增大而增大,分断过程燃弧能量和燃弧时间均小于闭合过程燃弧时间和能量。W-25Cu电触头材料经电侵蚀后,材料表面主要由Cu、W和WO_3三相组成。电接触过程中发生的材料转移以熔桥转移、电弧转移和喷溅蒸发等形式为主;随着电压的增大,发生材料转移方向的转变,即由阴极转移变为阳极转移。     

真空热压烧结-内氧化法制备Al_2O_3-Cu/(W,Cr)触头材料的电接触性能

采用真空热压烧结-内氧化法制备Al_2O_3-Cu/(25)W(5)Cr和Al_2O_3-Cu/(35)W(5)Cr电触头材料,分别测试其致密度、导电率和布氏硬度;利用场发射扫描电镜分析触头材料的微观组织;利用JF04C电接触触点测试系统研究两种触头材料的电接触性能。结果表明:纳米Al_2O_3颗粒钉扎位错引起位错缠结;在电弧侵蚀过程中,Al_2O_3-Cu/(25)W(5)Cr触头在30A时有少部分材料从阳极转移至阴极,但两种触头材料最终的质量转移方向都是从阴极转移到阳极;电弧侵蚀过程中随着Cu的熔化、蒸发和喷溅,W颗粒逐渐聚集并形成针状的骨架,阳极形成了凸起,阴极留下灼坑;当弥散铜基体中W的含量从25%增加至35%(质量分数)时,触头的熔焊力下降,抗熔焊性能提高。     

AgSnO2NiO电触头材料电接触性能的研究

采用合金内氧化法制备了不同NiO含量的AgSnO₂NiO电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性、材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳极表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明,NiO的加入有利于减小并稳定接触电阻,电压不高于18 V时,接触电阻随开闭次数的增加呈现出缓慢下降最后趋于稳定的趋势,而当测试电压增大到25 V时,各试样的接触电阻随之增大,且各试样接触电阻的增幅不同;材料的熔焊力和燃弧能量均随电压的增加而增大,NiO含量的增加并不会明显降低熔焊力,但起到了减小燃弧能量的作用。电接触过程材料为阳极转移,材料总损耗量随NiO的加入量增多而降低,阴极触头表面明显附有一层凝固后的熔融金属液形貌,材料转移主要以熔桥方式进行,且凸峰表面呈现浆糊状尖峰的形貌特征。     

Bi掺杂纳米AgSnO2的耐电弧侵蚀性能研究

AgSnO2在使用过程中温升过高以及抗侵蚀性和抗熔焊性差。采用溶胶-凝胶法制备掺杂Bi元素的纳米复合AgSnO2电接触合金,对合金进行电弧侵蚀试验,通过扫描电镜对合金电弧侵蚀后的形貌、燃弧能量和燃弧时间进行观察和分析。结果发现,与无掺杂的纳米复合AgSnO2合金相比,Bi元素的加入改善了Ag对SnO2的浸润性,避免了因SnO2富集形成绝缘层使接触电阻升高,从而提高触头材料电性能、电寿命,抗熔焊、耐电弧烧损的能力。     

纳米掺杂Ag（SnFe）O2电接触合金的研究

利用化学共沉淀、高能球磨技术及热压烧结等方法制备出纳米掺杂Ag（SnFe）O2触头合金，通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）和冷场发射扫描电镜（FESEM）等对合金触头及其燃弧性能进行了分析。结果发现：Fe元素的加入，使Sn02纳米颗粒在550℃以下焙烧制粉和750℃以下块体烧结成型时都未明显长大，保持在20nm左右，制备的触头合金呈现纳米第二相弥散均匀分布在Ag基体中。在模拟电弧侵蚀试验中，该合金电弧阴极斑点铺展在较大区域，形成多点燃弧形貌，有效降低燃弧时间和电弧电流，分散电弧能量，使阴极斑点没有明显的液体喷溅、Ag的蒸发和第二相的分解，同时非晶的纳米第二相与Ag的润湿性更好，可进一步增加熔体粘度，提高耐电弧侵蚀性能。     

热压法制备Ag-TiB_2触头材料的组织及性能研究

采用热压法制备了不同TiB_2粒度增强的Ag-4%TiB_2(质里分数)触头材料,研升了TiB_2粒度大小对Ag-4%TiB2触头材料组织及性能的影响。利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对Ag-4%TiB_2触头材料的组织和电弧侵蚀后的形貌进行了表征,对致密度、硬度及导电率进行了测量。结果表明:热压法有助于提高Ag-4%TiB_2触头材料的致密度。随着TiB_2粒径的减小,硬度先增大后减小,导电率不断增大。细小弥散分布的TiB_2颗粒有助于改善耐电弧侵蚀性,侵蚀面积较大,蚀坑浅,燃弧时间短。     

基于FLUENT的高压断路器弧触头喷溅侵蚀流动特性分析

高压断路器动作时,触头间会形成电弧,并伴随蒸发和喷溅现象,造成触头材料侵蚀和接触系统的失效.为研究高压断路器烧蚀故障的喷溅机理特征,建立了弧触头熔池的流动与传热模型,并运用FLUENT软件分析了触头在不同弧根下的熔池温度场、流场和压力分布.计算结果表明:在两种弧根条件下,均形成了半圆形的熔池,弧根较小的情形下不利于能量的散发和电弧的运动,导致流速较大,增大电极的侵蚀.熔池的流体流速随电流的增大而增大,且电流越大,弧根区内流体流速由最小值上升到最大值的速度越快,熔池深度方向的熔化速度也加快.     

基于FLUENT的高压断路器弧触头喷溅侵蚀流动特性分析（英文）

高压断路器动作时,触头间会形成电弧,并伴随蒸发和喷溅现象,造成触头材料侵蚀和接触系统的失效。为研究高压断路器烧蚀故障的喷溅机理特征,建立了弧触头熔池的流动与传热模型,并运用FLUENT软件分析了触头在不同弧根下的熔池温度场、流场和压力分布。计算结果表明:在两种弧根条件下,均形成了半圆形的熔池,弧根较小的情形下不利于能量的散发和电弧的运动,导致流速较大,增大电极的侵蚀。熔池的流体流速随电流的增大而增大,且电流越大,弧根区内流体流速由最小值上升到最大值的速度越快,熔池深度方向的熔化速度也加快。