AgWC30电接触材料的电弧行为研究

对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。结果表明,电弧演化阶段经历起弧、稳定燃烧、迅速熄灭3个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有明显的金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。通过扫描电镜对燃弧后触头表面的形貌分析,判断触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘,凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。     

AgSnO2电接触材料的制备和直流电弧侵蚀形貌特征

采用反应合成和热挤压方法制备出新型银二氧化锡电接触材料，运用X-ray分析了AgSnO2(10)材料的物相组成。在直流条件下进行AgSnO2(10)触点的电寿命实验，利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等实验手段对触点烧损后熔层表面进行元素成分分析，研究了熔层表面的微观组织结构。归纳出AgSnO2(10)材料的4种侵蚀形貌特征。     

Ag-La2NiO4触点材料电弧侵蚀研究

研究了Ag-La2NiO4触点材料在直流阻性负载条件下的材料转移,以及接触电阻等电接触性能.实验结果表明:不同电压(DC 8V、DC 18V)、电流条件下,材料的转移方向、转移量及损耗均不同;DC 18V下接触电阻和熔焊力很不稳定,且随电流值增加有不同程度的波动.     

SnO2含量对AgCuOSnO2电接触性能的影响

采用反应合成法制备了不同SnO2含量的AgCuOSnO2电接触材料。本文采用FQR-7501型涡流电导率仪测量抛光AgCuOSnO2的电导率。用扫描电镜(SEM)观察和研究了AgCuOSnO2电接触表面侵蚀形貌。JF04C直流数字电阻测试仪用于进行10000点测试。结果表明,AgCuO(10)SnO2(5)和AgCuO(10)SnO2(8)电触头材料在U=12V和I=15A时的接触电阻小于1.3mΩ,波动最小;当I=10A时,AgCuO(10)SnO2（x,x=2,5,8）的焊接力小于8cN,AgCuO(10)SnO2(5)电触头的焊接力较小当电流增大时稳定;当AgCuOSnO2电触头材料发生电弧烧蚀时,材料从阳极向阴极转移。随着SnO2含量的增加,材料传输过程中的损耗得到抑制和降低。所转移的电触头表面存在较少的气孔和微裂纹,表面形貌较为平坦。     

Cu-W复合电沉积工艺和镀层电弧侵蚀性能研究

在纯铜表面利用复合电沉积的方法形成Cu-W复合镀层,使其满足电触头材料使用性能.研究了镀液中W的质量浓度、阴极电流密度、搅拌强度和温度工艺参数对Cu-W复合镀层中微粒含量的影响,并对Cu-W电接触材料的电弧侵蚀性能进行了分析.结果表明:在最佳的复合电沉积工艺下,Cu-W的复合沉积量质量分数在17%～23%;Cu-W电接触材料在电流<20A条件下,材料由阴极向阳极转移,电流>20A条件下,材料的转移方向相反;电弧侵蚀后Cu-W电接触材料的表面呈现凸起、凹坑和气孔等形貌特征.     

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。     

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.     

反应合成AgSnO2电接触材料的电弧侵蚀特性研究

抗电弧侵蚀性能是衡量电接触材料好坏的一个重要指标.本文对采用反应合成技术制备的AgSnO2电接触材料进行电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对AgSnO2(10)材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行研究.结果表明,反应合成法制备的AgSnO2(10)电接触材料在电流≤20A条件下,材料由阴极向阳极转移;电流＞20A条件下,材料的转移方向反转.归纳出电弧侵蚀后的AgSnO2(10)的表面形貌特征.     

大变形Ag/Ni20纤维复合电接触材料电弧侵蚀及形貌特征

采用包覆挤压、集束挤压、大变形冷拉拔等大变形技术制备出Ag/Ni20纤维复合电接触材料,研究该材料在直流条件下触点的电弧侵蚀,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等方法分析电弧侵蚀后触点表面微观结构和元素分布,归纳出大变形Ag/Ni20纤维复合电接触材料具有浆糊状凝固物、珊瑚状结构、骨架结构、孔洞或气孔、裂纹等5种电弧侵蚀形貌特征。     

AgNi10触头材料闭合接触阶段的热-电-力耦合分析及实验研究

建立了描述直流闭合接触阶段AgNi10电接触材料受热-电-力耦合作用的数学模型,通过有限元法采用顺序耦合方式计算了固定接触阶段AgNi10触头材料接触区的温度场、应力应变场等,计算过程考虑了材料物理力学特性随温度的变化、接触电阻以及符合实际工作环境的边界条件等。结果表明:电流密度沿接触区域非均匀分布,形成环形热源;在热-电-力耦合作用下,热应力集中区由接触中心向触头内部扩展,同时,接触界面的边缘处也出现了热应力集中区,热应力集中区容易成为裂纹源,这一计算结果与实验现象基本一致。     

第二相粒度对AgSnO2 触头材料润湿性和电接触性能的影响

选用TiO₂作为触头材料的添加剂,采用粉末冶金法制备了6种不同第二相（SnO₂）粒度的AgSnO₂和AgSnO₂/TiO₂触头材料。研究了2种触头材料的润湿性和电接触性能。用座滴法测量了Ag与SnO₂之间的润湿角,并表征了材料的湿润性,使用JF04C电接触触头材料测试系统对材料电接触性能进行了测试,分析了不同第二相粒度的触头材料的润湿性和电接触性能的变化规律。结果表明,当第二相粒度为100~300 nm时,2种触头材料的性能均优于其它粒度的触头材料。     

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。     

Cu/TiBN电接触材料的导电性及抗电弧侵蚀机理

采用渗硼烧结法合成了一种新型TiBN粉体材料,它兼有陶瓷性和金属性,电阻率为2.6×10-3Ω·cm。以TiBN和TiN为增强相,采用粉末冶金法制备了Cu/TiBN和Cu/TiN电接触材料,系统的研究了不同含量TiBN和TiN的电接触材料的微观结构和物理性能。结果表明,与TiN相比,TiBN增强相能明显改善Cu基电接触材料的导电性能、抗氧化性能、硬度和抗电弧侵蚀性能。当含量为5wt.%时,Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力最好,重量损失仅为1.5mg。电弧侵蚀时,在Cu/TiBN表面生成TixOy、B2O3和N2等产物,这些产物能明显改善Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力。新开发的Cu/TiBN电接触材料具有优异的物理性能和抗电弧侵蚀性能,在电接触行业中拥有广阔的应用前景。     

不同方法制备的AgSnO2TiB2 电接触材料的微观结构和电弧侵蚀行为

分别采用球磨法、可溶性淀粉模板法和滤纸模板法制备了AgSnO₂TiB₂复合粉末,并利用火花等离子体烧结技术（SPS）制备了块体材料。对Ag4%SnO₂4%TiB₂（质量分数）电接触材料的物理性能和电弧侵蚀特性进行了研究。结果表明,模板的空间限域效应有效地改善了增强相在基体中的均匀分散,提高了Ag4%SnO₂4%TiB₂接触材料的导电率和硬度。与球磨法相比,滤纸模板法和淀粉模板法制备的Ag4%SnO₂4%TiB₂复合材料的电导率分别增加了12.18倍和9.60倍, 显微硬度分别增加了17.10%和33.94%。滤纸模板更有利于SnO₂和TiB₂的均匀分散,减少集中电弧侵蚀和飞溅损失,因此具有更好的抗弧蚀性。     

Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料的抗电弧侵蚀特性研究

本文采用化学共沉淀法合成了La2Sn2O7/SnO2复合粉体,并通过粉末冶金法制备了Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料;研究了复合材料的抗电弧侵蚀性能,并对抗电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明：与Ag-SnO2相比,Ag-La2Sn2O7/SnO2电接触材料经电弧作用后表面形貌较为平整,表现出较低的熔焊力。这可能是由于在电弧作用下La2Sn2O7的存在有助于提高熔池的粘度,同时Ag-La2Sn2O7/SnO2触点表面分布的“小汗珠”状颗粒物能够起到分散电弧能量的作用,从而可以降低侵蚀区域的温升、减小熔焊力,表现出较好的抗熔焊性能。 Ag-La2Sn2O7/SnO2有望作为一种环保型电接触材料得到广泛应用。     

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。     

Ag-LaNiO3-δ电接触材料的直流电弧特性研究

研究了Ag-LaNiO3-δ电接触材料在直流电弧作用下弧区的元素分布、材料的微观组织形貌、直流电弧作用前后的电极形貌以及电极表面的元素分布；探讨了Ag-LaNiO3-δ电接触材料在直流电弧作用下的转移和腐蚀机理。实验结果表明：直流电弧引起阳极表面熔化、Ag离子向阴极转移及在阴极表面沉积；LaNiO3-δ复合金属氧化物在电弧高温作用下分解成单元素，吸收了电弧能，有利于灭弧；同时LaNiO3-δ颗粒悬浮在阳极Ag微小熔池中，增加了熔融Ag的粘度，有利于降低Ag熔滴的飞溅，减少了电弧烧损。Ag-LaNiO3-δ复合电接触材料显示出良好的综合电性能。     

热等静压制备AgZnO电触头材料的组织和性能研究

利用热等静压技术,采用混粉法制备高含量ZnO的AgZnO(12)电接触材料,研究了材料的显微组织,测试了电接触性能。利用扫面电镜(SEM)、金相显微镜(OA)表征了材料的微观形貌和电弧作用后的触点表面形貌。结果表明,热等静压技术能够有效的提高AgZnO(12)的烧结坯致密度;热等静压制备的AgZnO(12)丝材软态抗拉强度达到292 MPa,延伸率达到16%,比同状态下常规烧结的丝材分别提升了5.4%和28%,显微硬度值为80.3,没有明显的变化;AgZnO(12)加工硬化率高,随加工变形延伸率急剧下降;在直流阻性负载下的电弧作用后阳极形貌平整,材料侵蚀以喷溅为主,阴极形貌有富银的凝固凸点,周边形成金属凝固铺层;材料转移为阳极往阴极转移,接触电阻低而稳定,有很好的应用前景。     

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。