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。     

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。     

Cu-25Cr合金触头材料中Cu/Cr相界面的特性

用透射电子显微镜(TEM)的选区电子衍射、衍衬及X射线能谱分析了真空熔铸Cu-25Cr合金触头材料和烧结CuCr25粉末合金触头材料中Cu/Cr两相界面及其显微组织。一些细小的Cr二次枝晶与Cu基体有择优取向关系,即(110)Cr∥(111)Cu和[011]Cr∥[112]Cu,间距约6nm的单列错配位错分布在Cr/Cu两相的半共格界面上,这表明Cu-25Cr合金材料中Cr/Cu两相的界面具有更好的协调性。与Cu-25Cr合金材料相反,CuCr25粉末合金烧结材料中Cu/Cr粒子之间形成的是非共格界面,且有少量的Al2O3和Cr2O3等夹杂物聚集在松散的Cu/Cr颗粒间的界面上。据此,本文讨论了CuCr触头材料中Cu/Cr两相间的界面结构对材料机械性能、断裂特性及电接触性能的影响。     

合金元素对CuCr触头材料不同温度下真空耐电压强度的影响

研究了合金元素W、Co对真空中CuCr触头材料在不同温度下的真空耐电压强度的影响。研究结果表明,高温时CuCr材料的耐电压能力比室温耐电压能力有所降低,合金元素W、Co通过弥散强化、固溶强化和增大了CuCr的表面张力而提高了CuCr材料室温及高温时的耐电压能力。     

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。     

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。     

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。     

根据微放电现象的研究评价真空灭弧室触头材料的性能

本文研究了真空灭弧室用CuCr25、CuCr50、WCu30烧结触头材料的真空间隙的绝缘性能。通过采用局部放电测量仪和多路分析仪,对预击穿阶段的典型现象──微放电现象进行了研究。结果表明,真空间隙的耐电压强度与微放电现象的特性参数之间具有非常密切的关系。     

高能磁磨加工技术对铜铬触头材料表面质量的影响

利用磁力研磨抛光法,以NC-803极压精密切屑油为研磨介质,SUS304磁化组合钢针为磨料,选择真空熔铸法CuCr(30)机加工成型触头为研究材料并进行研磨处理,采用单因素及正交试验法优化研磨工艺。探究研磨频率、交换时间、研磨时间、磨料比重等因素对CuCr(30)触头表面粗糙度的影响。结果表明:以NC-803极压精密切屑油为研磨介质,SUS304磁化组合钢针为磨料时,最佳磁力研磨工艺为研磨频率50 Hz、交换时间3 min、研磨时间60 min、磨料比重15%。在此条件下,CuCr(30)触头材料表面粗糙度变化ΔRa平均值达0.534μm。通过外观、投影尺寸和金相等对CuCr(30)触头材料表面观察分析,研磨后触头的表面粗糙度明显降低,表面质量得到了改善,验证了采用磁力研磨抛光法对CuCr合金触头材料进行光整加工的可行性和可靠性。     

杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

用三维有限元法研究了7个设计参数对杯状纵磁触头的纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间、杯中和触头片中电流密度最大值以及导体电阻值的影响。研究表明:譹增加触头直径或开距会减弱纵向磁感应强度,增加杯指旋转角或杯指数目可使其增强,而杯指和水平面夹角、触头片上开槽数及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大。譺设计参数在较大范围内变化时,纵向磁场滞后时间的变化很小。譻增加触头直径或触头片开槽数、减小杯指旋转角、合理选择杯指与水平面夹角和杯指数目或采用CuCr50触头材料可减少杯中或触头片中的电流集中。譼增加触头直径或杯指与水平面夹角,或减小杯指旋转角和杯指数目、减小触头片开槽数及采用CuCr25触头材料可减小导体电阻。     

CuCr真空触头材料电特性的改善

对深冷处理引起的铜铬真空触头材料的组织变化进行了研究。深冷处理使铜铬触头材料组织细化,尤其是合金材料中铬相细化明显,结晶的合金组织有助于改善铜铬触头材料的电性能。     

选择性相强化对CuCr触头材料在真空小间隙中耐电压强度的影响

研究了合金元素Ｗ、Ｃｏ的加入对ＣｕＣｒ触头材料在真空小间隙中耐电压强度的影响。研究结果表明,合金元素选择强化ＣｕＣｒ材料的Ｃｒ相能够显著提触头间隙的耐电压强度,而强化Ｃｕ相对间隙的耐电压强度没有明显作用。文章认为制备ＣｕＣｒ系触头材料时应选择适当的制备工艺,使合金元素能够选择强化材料中的Ｃｒ相。     

真空触头材料显微组织对饱和蒸气压及截流值的影响

通过建立CuCr合金中晶粒尺寸影响饱和蒸气压进而影响截流值的热力学模型,从理论上初步探讨了CuCr合金中组织细化降低截流值的规律。指出触头材料显微组织细化和超细化,是降低CuCr合金截流的一种重要手段。     

不同粉末冶金工艺制造的CuCr触头的微观组织差异及对电性能的影响

评述了熔渗法和混粉烧结法两种粉末冶金工艺制备的CuCr触头的微观结构差异及对电开断性能的影响。与熔渗法相比，烧结法制备的CuCr触头具有更好的抗熔焊性能，更低的截流值和更好的吸放气性能，但因其机械强度较低故耐压可能不如熔渗法触头。对两种工艺提出了改进的建议。     

深冷处理对CuCr真空触头材料组织及性能的影响

研究了 ＣｕＣｒ真空触头材料在一定的深冷处理条件下,其组织发生的微结构变化。深冷处理引起的Ｃｕ相中的过饱和Ｃｒ弥散析出,使得微观组织分布更加均匀,Ｃｕ相的导电、导热能力进一步改善。同时Ｃｒ相发生明显细化。深冷处理使ＣｕＣｒ真空触头材料的耐电压强度及耐电弧侵蚀得到了一定的提高。