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。     

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。     

不同接触压力和电极间距下AgTiB_2触头的材料转移行为（英文）

为了阐明接触压力和电极间距对Ag基触头材料转移行为的影响,在阻性负载24V/16A条件下对Ag-4wt.%TiB_2触头材料在电接触测试系统中进行不同接触压力和电极间距5000次电弧侵蚀实验,系统研究燃弧能量和燃弧时间与接触压力和电极间距的关系,表征电弧侵蚀后阳极和阴极的表面形貌,测量电弧侵蚀后两电极的质量变化,并对材料转移行为进行讨论。研究结果表明:接触压力显著影响燃弧能量、燃弧时间和侵蚀形貌,但并不改变材料转移模式。然而,电极间距不但影响燃弧能量、燃弧时间和侵蚀形貌,而且改变材料转移方向。当电极间距为1 mm时,材料转移方向为由阳极到阴极;而电极间距为4 mm时,材料转移方向发生逆转,即材料由阴极向阳极转移。     

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。     

微量Ce对AgCuNi合金电接触性能的影响

利用电性能模拟试验机、扫描电镜(SEM)、DT-100型天平等实验设备,研究微量稀土Ce对AgCuNi合金的接触电阻、燃弧能量、表面侵蚀形貌特征和电寿命的影响.结果表明,添加微量Ce的AgCuNi合金接触电阻低而稳定、抗电弧侵蚀性能好、质量损耗小、电寿命长,是一种电接触性能优异的新型触头材料.     

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。     

Al2O3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料的电接触行为

采用真空烧结和内氧化法制备了Al_2O_3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料,研究了其硬度、导电率、密度等综合性能和电接触性能。利用JF04C电接触触点测试系统测试了复合材料的熔焊力、燃弧时间、质量转移等电接触性能参数;利用JMS-5610LV扫描电镜对电接触试验后复合材料的表面进行微观形貌分析。结果表明:电压为DC 25 V时,Al_2O_3-Cu/25W10Mo4Cr复合材料的燃弧时间、燃弧能量随负载电流的增大而增大;接触电阻随负载电流的增大而减小;电接触后触点材料表面有气孔、裂纹、凹坑等典型电弧侵蚀特征。     

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。     

第二相氧化物对银基触头材料熔池影响的模拟分析

采用有限体积法计算电弧作用下AgMeO触头材料温度场，深入分析第二相MeO颗粒的密度、比热容、热导率、分解温度和分解焓等物性参数对熔池接触面积的影响，详细说明MeO含量（体积分数）对熔池接触面积和熔焊力的影响，着重讨论电弧输入触头的能量、燃弧时间和燃弧半径对熔池接触面积的影响。结果表明：与第二相MeO的密度、热导率及体积分数等物性参数对熔池接触面积的影响相比，电弧输入能量的影响才是最主要的。     

放电等离子烧结Cu-Mo-WC复合材料电接触特性

采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出(Cu-50Mo)-0.5%LaCl_3和(Cu-50Mo)-5%WC-0.5%LaCl_3 2种复合材料,对复合材料的密度、硬度、导电率和显微组织进行了对比分析。并对复合材料进行了电接触性能测试,研究了其在直流阻性负载条件下的阴极、阳极材料转移和质量损失规律,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对复合材料的电弧侵蚀特征进行了初步分析。结果表明:采用SPS工艺制备的复合材料具有良好的综合性能;随电流的增大材料转移量不断增加;电弧侵蚀后的触头表面呈现气孔、熔池和凹坑等形貌特征,且电流值越大,其形貌特征越明显;当电压一定时,接触电阻随电流的增大而减小;当电压、电流相同时,接触电阻随电流变化无明显波动,而熔焊力随电流增大呈增加趋势。     

Ag/SnO2电接触材料的制备及其燃弧特性研究

以Ag粉和自制SnO_2为原料,采用机械合金化和热挤压拉拔工艺制备Ag/SnO_2电接触材料。采用冷压焊工艺设备制备了Ag/SnO_2铆钉元件。采用X射线衍射仪(XRD)对Ag粉、自制SnO_2及Ag/SnO_2复合粉体进行物相分析;采用扫描电子显微镜(SEM)对电寿命测试前后Ag/SnO_2铆钉元件的表面形貌进行了表征。并考察了不同电气参数对Ag/SnO_2铆钉元件的燃弧特性、电弧侵蚀形貌、质量损失及其失效退化模式等特性研究。结果表明:Ag/SnO_2电接触材料在电弧作用下相比于纯Ag表现出更高的燃弧时间和燃弧能量,平均闭合与断开燃弧时间分别为51.78和25.86 ms,比纯Ag多出4.87和2.78 ms;同理,平均闭合、断开燃弧能量分别为988.14和493.85 mJ,比纯Ag高出104.93和58.76mJ;随着循环操作次数的增加,Ag/SnO_2电接触材料的总质量损失为负值,其失效退化模式主要表现为液滴飞溅与SnO_2颗粒上浮。     

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。     

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。     

混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料表面电弧烧蚀

采用扫描电子显微镜(SEM)、表面电子探针显微分析仪、电接触性能试验机等手段,研究了混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料在直流条件下(DC 24 V/15 A),铆钉触头表面的电弧烧蚀情况。对材料的表面烧蚀机理、金属转移情况,以及电寿命等进行了讨论。结果表明,包覆法制备的AgSnO_2电接触材料具有较强的耐电弧侵蚀能力与较少的材料转移量。     

Effects of Oxide-Modified Spherical ZnO on Electrical Properties of Ag/ZnO Electrical Contact Material

Silver-zinc oxide (Ag/ZnO) electrical contact material is widely used as contacts of the medium duty switching devices. Effects of modified ZnO on properties of Ag/ZnO electrical contact material were investigated in this work. NiO and CuO were introduced to modify spherical ZnO by a chemical solution nano-coating method. Ag/ZnO contacts prepared using the modified spherical ZnO were produced by powder metallurgy (PM) method in a muffle furnace in temperature ranges from 750 to 900 °C. Results show that electrical conductivity, stability of relative density, and Vickers’ hardness of Ag/ZnO electrical contact material can be improved by the addition of NiO because of the formation of NiO solid solution Zn_0.2Ni_0.8O. The addition of CuO to Ag/ZnO electrical contact material makes arcing energy and mass loss lower. Since this is attractive for a longer service life, using NiO and CuO co-modified ZnO as a second phase may be a promising way to improve properties of Ag/ZnO electrical contact material. Hence, the presented results could also be useful for the design of a new Ag/ZnO electrical contact material.     

纳米复合银基电触头材料的研究

利用高能球磨技术及热压烧结工艺制备出第二相弥散均匀分布于Ag基体中的纳米复合AgNi和AgSnO2触头，对复合粉末和合金触头进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析。结果发现：经长时间高能球磨后，复合粉末的晶粒明显细化，第二相粒子尺寸已达到40nm左右，并在球磨过程中通过嵌入、焊合弥散分布于Ag基体中，消除了传统方法第二相聚集及在晶界处的连续析出等缺陷。在退火、热压过程中第二相并未明显长大，仍保持在50nm左右。对触头进行SEM观察时发现，2种触头的晶界处都保持着有利于电性能的Ag膜。与常规商用触头相比，纳米复合触头有分散电弧作用，表面没有明显的熔池和液体喷溅，呈现出较好的耐电弧侵蚀特性。     

Influence of graphite content on sliding wear characteristics of CNTs-Ag-G electrical contact materials

CNTs-Ag-G electrical contact composite material was prepared by means of powder metallurgical method. The influence of the graphite content on sliding wear characteristics of electrical contact levels was examined. In experiments, CNTs content was retained as 1% (mass fraction), and graphite was added at content levels of 8%, 10%, 13%, 15% and 18%, respectively. The results indicate that with the increase of graphite content, the contact resistance of electrical contacts is enhanced to a certain level then remains constant. Friction coefficient decreases gradually with the increase of graphite content. Wear mass loss decreases to the minimum value then increases. With the small content of graphite, the adhesive wear is hindered, which leads to the decrease of wear mass loss, while excessive graphite brings much more worn debris, resulting in the increase of mass loss. It is concluded that wear mass loss reaches the minimum value when the graphite mass fraction is about 13%. Compared with conventional Ag-G contact material, the wear mass loss of CNTs-Ag-G composite is much less due to the obvious increase of hardness and electrical conductivity, decline of friction surface temperature and inhibition of adhesive wear between composites and slip rings.     

Ag-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

银-石墨烯新型电触头材料的合成与性能研究

采用化学沉积和粉末冶金方法,合成了一种新型石墨烯增强银基电触头材料(Ag-G),并对其微观结构、加工性能及物理性能进行分析。结果表明,Ag-G材料组织致密、均匀,退火态抗拉强度与断后伸长率分别达到128 MPa和12.1%。DC 25V/15A阻性负载条件下,与传统石墨增强银基电触头材料(Ag-C)比较,Ag-G材料质量损耗、电弧参数及接触电阻均较Ag-C材料偏低,且电寿命为Ag-C材料的2.5倍左右。因其具有优异的加工性能与电接触性能,Ag-G材料有望成为一种替代传统Ag-C的新型电触头材料。