钨铜材料的热等静压处理

研究了钨铜材料的热等静压处理。试验材料为W—Cu40。热等静压前,它是通过混合、压制成型,预烧结和熔渗铜制得。热等静压在低于铜的熔点和90—100MPa压力下进行。测定了热等静压前后坯料和试样的密度、硬度、抗弯强度和导电率。证明,热等静压可使W—Cu40坯料的密度从12.7—12.8g/cm~3达到13.2—13.3g/cm~3,接近完全致密化,它消除了熔渗状态的缩孔、疏松和熔渗不良等缺陷,从而提高和改善了硬度、强度和导电度等性能,试验亦表明,W—Cu20材料的热等静压亦有良好效果。     

电触头材料

本发明是关于Cu—W系列烧结合金触头材料的改进。目前一般常用的Cu—W合金触头材料,由于W和Cu抗氧化性差,在空气中使用,触头表面生成氧化膜,接触电阻增大,使它的应用受到限制。而在油中使用,一般不会氧化,因此常用作油开关的触头材料。一方面Cu具有和Ag同样高的热和电的传导性,熔点、沸点也比较高,机械强度也大,而且价格便宜。若能改善Cu—W合金的耐氧化性能,作为工业材料,扩大其应用范围是极有价值的。     

两种CuCr(75/25)触头材料的力学性能和断裂特性对触头电接触性能的影响

使用标准的拉伸试验与冲击试验测量了两种真空开关管用CuCr(75/25)触头材料的力学性能,并用光学显微镜和配有X射线能谱仪的扫描电子显微镜分析了两种触头材料的断裂特性。结果表明,真空熔铸Cu_25Cr合金触头材料的抗拉强度、塑性、冲击强度都明显高于混粉压制烧结的CuCr25粉末冶金触头材料。两种触头材料的断口金相显示了不同的断裂机理,即Cu_25Cr合金材料是以典型的韧窝状断裂为主,而CuCr25粉末冶金触头材料则以Cr颗粒本身的解理断裂和Cr颗粒与Cu基体间的界面断裂为主。同时,讨论了强度、塑性以及Cu/Cr两相的界面结合强度对触头材料接触性能的影响,这些结果将有助于进一步理解为什么Cu_Cr合金触头材料在中国已经成为广泛接受和采用的并将成为全世界范围内中压真空断路器的真空开关管首选的触头材料。     

氮气氛烧结CuW/Cu触头材料结合强度的研究

重点研究了氮气氛烧结方法制造的CuW/Cu高压开关触头材料的结合强度,并比较了不同制造方法对CuW/Cu触头材料结合强度的影响。材料抗拉强度试验结果显示,氮气氛烧结方法制造的CuW/Cu触头材料具有最高抗拉强度,达到275MPa以上,能够满足超高电压GIS的技术要求。通过对断口的扫描电镜分析,发现氮气氛烧结的CuW/Cu触头材料结合面无氧化、无碳化、无杂质析出,材料的组织致密、孔隙少,W颗粒大小分布均匀、被Cu均匀包覆。结合面纯净和Cu端材料的高硬度可能是导致氮气氛烧结CuW/Cu触头材料结合强度高的主要原因。     

Fe添加对CuW触头材料组织结构及力学性能影响的研究

在W粉末中添加Fe元素,研究W骨架的烧结特性及CuW合金的力学性能。通过扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪研究了Fe体积分数对CuW合金组织结构的影响,同时通过合金的断口形貌、拉伸及压缩强度评价了CuW合金的综合性能。结果表明,适当的Fe元素添加可以有效地促进Cu/W界面的冶金结合,CuW合金两相分布均匀。过量Fe的添加,金属间化合物Fe7W6在CuW合金界面层迅速增加,CuW合金的中闭孔明显增多,合金的力学性能明显下降。     

制造工艺参数对Cu-W复合粉末的结构和性能的影响

通过高能研磨技术制得了含有5％和10％体积比弥散分布的钨粉的复合Cu—W粉末。确定了在铜基体内获得钨的良好分布的最佳研磨时间及适宜于压制的不规则颗粒形状。复合Cu-W粉末在300MPa下压制,在干氢中1273°K下烧结4-16小时,得到相对密度为74.3-80.5％的复合材料。这些材料能用冷正挤压加工,以制成无裂纹的材料。     

石油电连接器烧结模具设计研究

针对高温高压石油连接器产品烧结存在插针位置度不良和偏心等问题,提出了石油电链接器烧结模具的研究,根据不同种类的产品设计出最佳匹配的烧结模具。首先,本文采用膨胀系数与产品外壳、插针接近的718合金材料作为烧结模具基材,保证产品烧结过程中,产品和模具的收缩同步性;其次,通过材料热膨胀理论计算轴向压缩尺寸,保证滑块限位,同时通过ANSYS仿真计算插针径向的膨胀尺寸,设计出膨胀尺寸设计模具定位孔与插针之间的最佳间隙;最后,对30个烧结产品的位置度进行统计分析,得出产品的平均位置度在0. 12以内。结果表明:718合金作为烧结模具基材,结合理论计算和仿真分析将石油电连接器位置度控制在0. 15以内,保证了产品的尺寸要求。     

CuCr50Te/Cu双层触头材料烧结变形的研究

本文通过对不同相对密度下Cu及CuCr50Te粉末压制材料在1050℃烧结时收缩率的测定,分析了CuCr50Te/Cu双层触头材料产生烧结变形的原因。通过选择适当的压制压力,减少Cu层与CuCr50Te层材料之间的烧结收缩率差别,解决了烧结变形问题。同时还提出了粉末压烧材料的相对密度与收缩率的经验关系方程,并根据实验结果进行了验证。     

CuCr50 Te/Cu双层触头材料烧结变形的研究

本文通过对不同相对密度下Cu及CuCr50Te粉末压制材料在1050℃烧结时收缩率的测定，分析了CuCr50Te/Cu双层触头材料产生烧结变形的原因。通过选择适当的压制压力，减少Cu层与CuCr50Te层材料之间的烧结收缩率差别，解决了烧结变形的问题。同时还提出了粉末压烧材料的相对密度与收缩率的经验关系方程，并根据实验结果进行了验证。     

大功率真空开关铜铬触头材料

近年来大功率电路断路器技术正发生飞速的发展，其中两项最显著的成就是用于高压断路（≥72kV）SF6开关和用于中压电路（5～38kV）的真空开关，两者均已成为这一领域的主流产品，对SF6高压开关，仍然使用传统材料如W—Ag、W—Cu或Cu，而真空开关则采用一种铜铬合金做为关键触头材料。作者将试图对后者进行简要的综合性评述。     

WCu合金与铜合金梯度烧结的设计与分析

用梯度烧结法连接钨铜合金与纯铜或铜合金,并与传统的整体烧结、焊接、机械螺纹连接进行了对比分析,观察了结合界面和拉伸断口。结果表明,梯度烧结试样可以显著提高结合界面的抗拉强度(15%～30%)、降低电阻率(25%)。而且梯度烧结试样的界面表现为"犬牙交错"状,断裂方式为准解理,优于界面较为平整,断口呈解理断裂的其他几种连接方式。     

W-Cu复合材料的应用及制造技术

简述了W-Cu复合材料在电触头、电子封装、电加工电极、国防和航空航天等领域的应用现状,介绍了熔渗法、活化液相烧结法、化学共沉淀法等W-Cu复合材料制造技术,展望了W-Cu复合材料应用及制造技术的发展方向。     

无轴承薄片电机二维被动悬浮特性

为了研究无轴承薄片电机的被动悬浮特性,通过2D磁路分析的方法,建立了非永磁薄片电机的2D轴向悬浮力模型和回复力矩模型,并进行了有限元仿真验证。直接采用有限元分析的方法,得出了永磁薄片电机的被动悬浮力与电机各参量之间的关系。结果表明:电机的轴向悬浮力基本与轴向偏移、电机半径成线性关系,但与电机的轴向长度无明显关系,且气隙磁密越大悬浮力越大;电机的回复力矩随扭转角度增长而增长,电机的长径比较大、等效气隙较小时将难以产生回复力矩,回复力矩随着电机的轴向长度增加而增加,达到最大值后逐渐下降直至反向。     

CuW复合材料的超声波探伤研究(二)

本文承接第一部分，主要研究了在实际超声波检测过程中如何采用对比试块通过多次反射波法和垂直扫查法对材料进行评价的方法。结合检测实际，给出了实际检测的操作方法和评价方法以及相应的参考标准波形和典型的缺陷图形。     

Critical Radius of Axial Magnetic-Field Contacts in Vacuum Interrupters

Vacuum circuit breakers (VCBs) are widely used to protect medium-voltage (MV) power distribution circuits. Since SF$_{6}$ gas is specified as a global warming gas, VCBs are stepping into a higher voltage sector to protect power transmission circuits. Axial magnetic field (AMF) contacts are widely used in vacuum interrupters. In this paper, we propose a concept of critical radius of AMF contacts. When coil width and coil height are fixed, the axial magnetic flux density increases first with increasing contact diameter. Then, it reaches a maximum value. Thereafter, the axial magnetic flux density decreases. The contact radius corresponding to the maximum axial magnetic flux density is critical radius. The concept of critical radius is validated by coil-type AMF contacts and slot-type AMF contacts in MV vacuum interrupters with finite-element analysis. Critical radius is only related to contact geometry parameters and the current has no influence on critical radius. Critical radius increases with increasing contact gap, coil width, coil height, and thickness of the contact plate. In high-voltage AMF vacuum interrupters, axial magnetic flux density per kiloampere increases with increasing contact diameter since the critical radius is typically high with a high contact gap and it is in the rising branch. In an MV AMF vacuum interrupter, interrupting capacity could increase with an increase of the contact diameter with a different rising rate before and after the critical radius. This is expected to be experimentally validated.      

220kV电容套管主绝缘的改进设计

为提高220kV电容套管的电气性能,在保持产品原有的绝缘裕度和高可靠性前提下,从改善心子主绝缘的利用效率着手,通过调整心子的径向和轴向场强分布,减小场强分布的不均匀程度,提高产品的起始局放水平。     

CuW复合材料的超声波探伤研究(三)

本文是CuW复合材料的超声波探伤研究的第二部分。主要研究了如何利用超声波探伤法检测CuW／CuCr(Cu)整体触头结合面的方法。对比选择了超声探测面，分析了CuW／CuCr(Cu)结合面探伤特点，并着重针对结合面氧化缺陷，对比采用B／S法和采用单独比较结合面反射渡法的探伤效果，提出了采用单独比较结合面反射波法对CuW／CuCr(Cu)结合面进行探伤的参数，并给出了相应的检测效果图。     

W-Cu触头材料的电寿命研究

研究了W-Cu系列触头材料的电弧烧损规律。触头材料的电弧烧损随开断次数的变化分为老炼、稳定和失效三个阶段，其中稳定阶段的长短是影响电寿命的决定性因素。还发现蚀头材料的电弧烧损主要是触点在断开和闭合的过程中，产生电弧或其它放电现象的热效应所造成的。材料的比热容、密度、熔点和电导率决定触头的电寿命。     

基于MIMU的输电塔损伤检测研究

为了进行输电塔结构损伤程度及损伤轴向检测,从而缩小检测范围并实现高效低成本的精准损伤定位,提出了一种基于MIMU的输电塔结构损伤检测方法。基于输电塔结构角度出发,利用MIMU微惯性测量系统监测输电塔结构变化,结合结构熵构建平动、转动熵矩阵,然后基于熵距及变异熵的损伤指标检测输电塔结构的损伤程度及损伤轴向,最后设计多种工况下的模拟输电塔和在役输电塔实验验证该算法的合理性。结果表明,衡量损伤程度的熵距指标的计算值与理论值误差低于3%,可有效检测结构的损伤程度;衡量损伤轴向的变异熵指标较未损伤轴向高出20%～53.9%,可有效检测结构的损伤轴向。该方法可为桁架结构损伤检测提供现实依据。     

GIL内金属微粒在直流电压下的运动特性分析

气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL)以其输送容量大、占地面积小、传输损耗小等优点,在许多场合是替代电缆和架空线路的首选方案。但GIL内部的金属微粒会在电场的影响下发生起跳和运动,严重威胁了GIL的绝缘性能。为更好地捕获金属微粒,掌握GIL内金属微粒的受力和运动特性是十分有必要的。本文首先忽略了盆式绝缘子对GIL轴向场强的影响,分析了金属微粒在同轴圆柱间的受力和运动特性,使用金属微粒谐振频率表征金属微粒在直流电压下的活跃度,并分析了电压和微粒半径对金属微粒谐振频率的影响规律。然后考虑了盆式绝缘子对GIL轴向场强的影响,得到了金属微粒的几种典型的运动轨迹。最后给出了对于金属微粒陷阱布置的建议,认为在盆式绝缘子凸面侧下方布置金属微粒陷阱是必要的。