研磨时间对真空灭弧室触头表面形貌及粗糙度的影响

采用试验的方法,研究了研磨时间对真空灭弧室用CuCr触头表面的形貌及粗糙度的影响,得出了最佳的研磨时间为105 min。试验表明,随着研磨时间的增加粗糙度会逐渐减小,到一定程度后不再发生变化,研磨105 min之后粗糙度Ra值为0．07～0．13μm,不同部位的表面形貌基本一致。     

纳米CuCr50触头材料电弧侵蚀特性

近年来,纳米CuCr触头材料在截流水平、耐压能力等方面的表现优于微晶CuCr触头材料。笔者利用真空触点模拟装置和基于虚拟仪器的电器电寿命测试系统,研究了直流低电压、小电流下的纳米CuCr50触头材料的电弧侵蚀量与分断燃弧时间和触头表面形貌之间的关系,同时采用两种微晶CuCr50触头材料作为对比。利用电光分析天平纳米CuCr50触头材料的侵蚀量,利用电子扫描显微镜测量触头表面形貌。结果表明:纳米CuCr50触头材料的平均分断燃弧时间和侵蚀量均高于两种微晶CuCr50触头材料。纳米CuCr50触头表面Cr颗粒细化及均匀分布,有利于分散电弧。纳米CuCr50阴极触头表面电弧烧蚀比较均匀,而两种微晶CuCr50触头阴极表面电弧局部烧蚀严重,出现明显的凹坑侵蚀。     

CuCr触头材料在真空中的焊接倾向

将熔铸的Cu-30Cr、Cu-30CrZr、Cu-30CrTe和Cu-30CrZrTe合金以及混粉压制烧结的CuCr25粉末冶金触头材料等五种材料制成的试样,在Gleeble3500热模拟试验机上进行真空扩散焊接试验,随后在热模拟试验机上将试样在室温拉断,测量不同触头材料的焊接结合力和强度;使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊接试样在室温拉断后的断口表面及纵向焊接界面附近焊接区域的显微组织。结果表明,五种触头材料的焊接结合力和强度从高到低依次为Cu-30CrZr、Cu-30Cr、Cu-30CrZrTe、CuCr25、Cu-30CrTe;这些材料的断口金相显示出不同的断裂机理。据此分析在相同的焊接工艺条件下,影响CuCr触头材料焊接结合力及焊接性的主要因素,并从材料学的角度探讨进一步提高现有CuCr触头材料抗熔焊性能的途径。     

镜板研磨机的改进与思考

镜板是水轮发电机组推力轴承的心脏部件,其表面粗糙度直接关系着水轮发电机组的安全运行。葛洲坝电站水轮发电机组镜板材料采用45号锻钢制成,其粗糙度、表面硬度和波浪度有非常严格的技术要求,在发电机组A修过程中必须对发电机组推力轴承的镜板表面进行研磨和抛光处理。文中介绍的液压传动系统镜板研磨机,大大提高了镜板研磨抛光的工作效率及研磨精度。     

真空灭弧室CuCr触头材料发射率研究

真空灭弧室触头温度是影响其开断能力的重要因素之一,非接触式温度测量手段以其反应时间快,测量范围宽,测量精度高,不干扰等离子体分布等优点被应用于真空灭弧室触头温度测量中。触头材料发射率是材料本身的物性参数之一,也是非接触式温度测量中推算温度所需的基本参数之一,只有在测得材料发射率的情况下才能根据光谱强度推算出材料表面温度。本研究的目标是测量得到真空灭弧室6种常用触头材料Cu、CuCr(25)、CuCr(30)、CuCr(40)、CuCr(45)、CuCr(50)的发射率。利用黑体辐射参考源在中温黑体炉中进行光谱测量,检测波长范围从5~20μm,加热温度为400~800℃。得到测量波长在5~7μm范围内为发射率测量值最稳定,适合用于触头温度非接触式测量。测得5~7μm波长范围内上述6种触头材料在800℃时的发射率值分别为0.50、0.58、0.56、0.52,0.48和0.41。触头材料发射率随着材料表面粗糙程度的增加而增加;随着温度的上升触头材料发射率随之增加;铜铬合金触头的发射率会随着铬组分比例增加而下降。     

微量Te对Cu-30CrTe合金触头材料抗焊接性的影响

使用光学显微镜和扫描电镜（sEM）观察熔铸Cu-30crTe、Cu-30Cr烧结粉末冶CuCr25等三种触头材料经真空扩散焊后的室温拉伸断口及焊接结合区纵断面的显微组织。三种触头材料具有不同的断裂特征,熔铸Cu-30crTe材料焊接结合面的显微组织明显不同于烧结cuCr25;同时参考X射线光电子能谱（XPS）表面分析结果,对添加微量Te改进触头材料抗焊接性的机理和评判原则进行了讨论。     

采用全武合金触头材料真空断路器灭弧室的绝缘特性

真空绝缘性能决定着真空灭弧室的设计及成本,在真空断路器向高电压等级发展的背景下真空绝缘性能研究显得尤为重要。触头材料是影响真空绝缘性能的重要因素之一,因此新型触头材料真空绝缘性能的研究成为真空绝缘研究领域的热点。基于以上分析,研究了一种新型触头材料—全武合金的真空绝缘性能,并将它与真空灭弧室常用触头材料CuCr25和CuCr50的绝缘性能进行了对比。首先对3种触头材料的真空灭弧室试品用升降法进行了雷电冲击试验,结果表明3种触头材料击穿电压的概率分布均符合Weibull分布,在触头开距为2～10mm范围内其50%击穿电压的关系为CuCr50>全武合金>CuCr25;然后对3种触头材料用升压法进行了工频击穿试验,结果表明当开距为1m,升压速度为3kV/s时,3种触头材料绝缘强度的关系为CuCr50≈全武合金≈Cu-Cr25;最后对比了工频升压速度对全武合金绝缘特性的影响,结果表明当升压速度从3kV/s降为1.5kV/s时,击穿电压升高了1.6倍。     

小球表面粗糙度和温度对石榴石多晶铁氧体铁磁共振线宽的影响

用普通陶瓷工艺制备小线宽石榴石多晶铁氧体材料,用压缩空气吹磨法和研磨膏研磨法对石榴石小球表面进行了抛光,按GB9633(等同采用IEC60556)标准)在9.37GHz下测量了小线宽石榴石铁氧体材料的铁磁共振线宽ΔH。讨论了ΔH与抛光粉粒度的关系,比较了压缩空气法与研磨法的抛光效果。在7?30℃环境温度区间,测量了小线宽材料的ΔH随温度的变化。     

一种具有横纵磁场的新型真空灭弧室触头三维磁场仿真

对一种由螺旋槽横磁触头和杯状纵磁触头并联组成的新型真空灭弧室触头结构进行了磁场仿真,该触头内部的横磁触头和环形触头片材料为CuCr50,外部的纵磁触头的杯座材料为不锈钢。建立了三维触头结构模型,采用有限元分析方法对电流处于峰值时和电流过零时动、静触头表面和触头间隙中心处的静态磁场和瞬态磁场进行仿真,瞬态磁场计算过程中考虑到了涡流的影响。结果表明,该结构触头产生的纵向磁场在动、静触头表面及触头间隙中心处分布较均匀且磁通密度满足要求,有效磁通密度区域占触头表面积较大,电流过零后剩余磁场少,磁场滞后时间小,且导体电阻小。     

热处理对CuCr、CuCrFe真空触头材料组织及性能的影响

对CuCr、CuCrFe触头材料经过不同温度和不同保温时间处理后的合金导电性能进行了研究。结果表明:500℃保温4h热处理后CuCr合金电导率提高20％以上,CuCrFe合金电导率提高30％以上,并从微观组织方面分析了热处理改善合金导电性能的原因。     

CuW及CuWCr触头材料的电解抛光

对CuW、CuWCr触头材料的电解抛光参数进行了研究。以电解抛光原理为依据,以经验数据为参考,通过对以往的电解抛光装置的改进,确定了对CuW、CuWCr触头材料电解抛光的最佳参数。结果表明,在实验条件下,CuW、CuWCr触头材料的抛光时间分别为15~25 s和20~35 s,电压均为2.5~4.0V时可以获得优良的金相观察图。     

显微组织对CuCr真空触头材料耐电压强度的影响

研究了CuCr真空触头材料的显微组织对其耐电压强度的影响。研究表明,电击穿首先在耐电压强度低的相上发生,对于Cu50Cr50合金,首次击穿相为Cr相,而对于CuCr50Sel合金,首次击穿相为Cu2Se相。由于电压老炼的结果,随着电击穿的发生,击穿相的耐电压强度升高。电击穿使阴极表面变得粗糙,但造成表面熔化层显微组织细化和成分均匀化。本文的研究认为,电压老炼造成触头表面显微组织更为细化和成分均匀化,从而提高耐电压强度。     

复杂内孔结构磨粒流加工的检测评价与优化

为提高军工零件的内孔加工的可靠性和加工质量,通过正交试验法,分析磨粒流加工中,磨料粒度、磨料质量分数、磨粒流工作压力和循环加工次数对阶梯内孔倒圆角半径、材料去除率、内孔表面粗糙度的影响规律,磨粒流工作压力是内孔倒圆角半径的首要影响因素,较为显著,材料去除率的首要影响因素是磨料质量分数,而内孔表面粗糙度的首要影响因素是循环加工次数,通过非线性回归分析建立了复杂内孔磨粒流加工效果评价的模型。以改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行多目标工艺参数寻优,得到了综合平衡权重下的最佳工艺方案（磨料粒度1 000#,磨料质量分数为50%,工作压力为7.5 MPa,循环加工次数为30次）,验证试验表明优化结果和实际加工效果具有较好的一致性。     

两种铜基触头材料的电弧侵蚀性能研究

电接触材料在工作过程中会受到机械磨损、环境腐蚀及电弧侵蚀,其中,电弧侵蚀对电接触材料影响最大,它是影响接触材料的电寿命和可靠性的最重要因素。笔者对采用熔渗法制备的CuCr50与电弧法制备的CuCr45电接触材料分别进行DC 50 V,20、30、40、50 A的电接触试验,并通过扫描电镜观察材料在电弧侵蚀后的形貌,对这两种材料在直流、阻性负载条件下的电弧侵蚀特征进行对比研究。结果表明,CuCr45与CurCr50在DC 50 V,20、30、40、50 A条件下,材料都由阳极向阴极转移;之后归纳出电弧侵蚀后两种材料的表面形貌特征,最后分析了两种材料的燃弧能量与熔焊力。     

真空电弧阳极斑点对电流过零时刻阳极表面温度的影响研究

大电流真空开断的电弧过程主要由阳极现象,特别是阳极斑点现象所支配。真空电弧阳极斑点形成制约着真空开断的成功与否,其中原因为阳极斑点形成过程伴随着阳极表面加热、熔化甚至蒸发,对阳极热特征产生至关重要的影响,并决定了弧后介质恢复过程。由此文中展开了真空电弧阳极斑点出现后电流过零时刻阳极表面温度的研究。实验测量结果表明阳极斑点形成后零时刻阳极表面温度T0anode并不随电弧电流Iarc、分闸速度v的改变发生显著变化,而是趋向于一个稳定的范围,触头材料为CuCr25时该温度范围为1 600~1 800 K,但外施纵向磁场BAMF则有利于T0anode的波动范围减小。同时,实验测量发现不同触头材料下阳极斑点形成后电流过零时刻阳极表面温度T0anode的稳定范围不同,Cu、CuCr50时T0anode范围分别为18 00~1 900 K和1 700~1 800 K。     

电弧作用下触头烧蚀特性的仿真研究

开断电弧对断路器触头的烧蚀会影响其使用寿命和可靠性。针对空气电弧作用下的断路器触头烧蚀行为进行了仿真研究。将电弧等效为正态分布的热源,基于传热学和流体学,分析了触头材料的温度变化过程和相变过程;此外,研究了熔池受力对熔池流动及温度的影响;最后,考虑触头材料的蒸发,模拟了触头表面的形貌及温度变化。仿真结果表明：触头温度由表面向内以半圆弧的形式扩散,熔池会先逐渐增大,在电弧作用消失一段时间后才逐渐减小;表面张力对熔池区域内的流动起主导作用,电磁力和浮力依次;考虑触头材料的蒸发时,触头表面会形成烧蚀凹坑,凹坑处的温度最高,凹坑随燃弧时间持续增大。     

磁场作用下直流电弧分断特性及触头侵蚀的研究

直流电弧作用下，触头侵蚀现象会对电器接触系统性能产生影响，降低电器使用寿命。为探究触头分断时电弧特性以及对触头的侵蚀过程，本文基于磁流体动力学理论并结合动网格技术，以AgSnO₂为触头材料，建立了电弧-触头多物理场数值耦合仿真模型。分析了恒定磁场下电弧特性随时间的变化过程，并进一步探究了不同磁场强度电弧对触头侵蚀变化规律；考虑触头材料的相变并求解了触头内部温度分布和熔池的形成过程。仿真结果表明，电弧受洛伦兹力作用转移至触头边缘，触头材料温度上升发生相变形成熔池。在一定范围内，随外加磁场强度变大，电弧熄灭速度加快，触头表面熔池域变小。最后，采用粉末冶金法制备AgSnO₂触头材料并进行电弧分断实验，实验所得影响规律与仿真结果较为一致。     

粉末冶金制备高压隔离开关触头材料的可行性研究

采用粉末冶金法制备了基体材料为纯铜、表面覆银的高压隔离开关触头材料。通过对触头表面粉末冶金覆银层和电镀银层的耐蚀性、耐硫性、附着强度和表面硬度对比实验,分析研究了应用粉末冶金技术制备高压隔离开关触头材料的可行性。实验结果表明,粉末冶金法制备的覆银层与基体铜的界面结合紧密且无明显缺陷,附着强度符合GB/T 5270—2005的要求,粉末冶金覆银层的耐蚀性接近电镀银层的耐蚀性,耐硫性与电镀银层的耐硫性基本相当,但表面硬度明显高于电镀银层,对提高其耐磨性具有一定的促进作用。研究表明,粉末冶金技术制备高压开关触头的方法理论上是可行的,但实际应用还需要进一步的工程应用研究。     

平板触头分离过程直流真空电弧形态与电压特性

基于强迫换流原理的混合型直流真空断路器是直流开断技术的有效方式之一,其参数设计及开断能力与电弧形态演化密切相关。利用可拆卸真空灭弧室,对直径为45?mm的CuCr50平板触头,在1~8?kA的近似恒定直流条件下分离过程中真空电弧的形态演化规律和电弧电压特性进行了研究。实验结果表明:触头分离初期,电弧集聚在电弧引燃处;随着开距的增加,电弧逐渐扩散。当电流小于5?kA时,电弧始终呈扩散型,电弧电压噪声较小;当电流大于5?kA,电弧能扩散到整个触头表面,但电弧初始引燃处多发展成阳极亮斑,且燃弧时间大于1.5?ms后,电弧电压噪声分量急剧增加。实验结果可以用于指导混合型直流真空负荷开关的设计。     

非对称配对触头材料的电性能试验研究

为进一步了解不同材料配对时触头电性能的优劣,本文开展了AgNi、AgCdO、AgSnO_2及其不同配对的抗熔焊能力、侵蚀量、燃弧时间等试验,利用SEM分析了材料表面成分变化规律。研究表明非对称配对触头在抗熔焊、抗侵蚀、燃弧时间等方面呈现"优化效应"、"劣化效应"、"中间效应"等多种模式。