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。     

铁路继电器触点表面形貌及失效机理分析

目的深入研究铁路继电器触点的失效机理。方法在直流条件下进行铁路继电器电寿命试验,自动识别静触点表面与动触点的接触区域。利用三维形貌扫描仪和扫描电镜扫描触点,选定平面基准面,计算触点表面粗糙度参数,分析触点表面形貌变化。对触点烧蚀后的表面进行元素分析,研究触点表面的微观组织结构和失效机理。结果 Sa/Sq的值小于0.8表示随机性较强的表面,Sa/Sq(静)=0.246Sa/Sq(动)=0.291,即继电器触点在额定运行后,表面凹凸形貌均具有很强的随机性,静触点表面的随机性明显强于动触点。分析继电器动、静触点起伏变化(Sp+Sv),静触点为109.786,远大于动触点26.08,表明静触点的起伏变化明显,幅度较大,动触点幅度变化较小,相对平坦。继电器表面基本以Ag和Cd元素为主,Cd含量变化平稳,在明显裂缝处含量极低。相对于动触点,静触点表面凹坑和龟裂状裂纹清晰可见,腐蚀严重。裂缝凹坑区域和凹坑边缘区域Ag和Cd的原子百分比约为2∶1,磨损颗粒区域Ag和Cd的原子百分比约为0.5∶1。相对平坦区域腐蚀程度很浅,Ag和Cd的原子百分比约为5∶1。触点阴极,即静触点表面,存在反应Cd+2OH~-→Cd(OH)_2+2e,部分Ag被磨损,附着在动触点凸起表面。另一部分Ag进行反应Ag++Cl-→Ag Cl,绝大多数Ag进行了Ag+O→Ag_2O反应。结论归纳出了表面形貌和失效之间的联系,动触点表面有微小颗粒沉积,表面高度变化区域性明显。静触点表面凹凸裂痕分界清晰,表面高度变化呈现横向规律性。触点在裂缝凹坑和凹坑边缘区域元素腐蚀情况相当,磨损颗粒区域存在一部分材料从阴极转移到阳极,相对平坦区域存在一部分材料从阳极转移到阴极。     

Ag/LaNixCo1-xO3触点材料的制备及电接触性能研究

本文运用溶胶-凝胶燃烧法合成了双钙钛矿型LaNixCo1-xO3(LNCO)纳米材料,利用粉末冶金和热挤压技术制备了相应的Ag/LNCO触点材料及元件样品。重点考察了不同Ni、Co含量对Ag/LNCO触点材料微观结构、物相组成、物理性能、力学性能及电寿命服役能力的影响,对其电弧侵蚀失效行为进行了研究,并与SnO2粉体增强Ag基触点材料进行对比。结果表明:溶胶凝胶法合成的LNCO纳米颗粒粒径为20-30 nm,经粉末冶金工艺制备的Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料电学性能和电寿命都优于Ag/SnO2触点材料,其电阻率低至2.10 μΩ?cm,电寿命性能达到51287次。表明Ag/LaNi0.5Co0.5O3触点材料性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料。     

Ag/La2NiO4复合触点材料的制备与性能

利用传统的陶瓷制备工艺制成La2NiO4类金属导电陶瓷,将其与银粉混合制成Ag/La2NiO4复合触点材料,该材料具有电阻率较小,加工性好等特点.X射线衍射分析发现La2NiO4陶瓷在电弧烧蚀作用下相结构不发生变化,具有高的化学稳定性.模拟电寿命实验测得触点材料转移和烧蚀量小,表面抗烧蚀性好.与通用的Ag/CdO和Ag/SnO2触点材料比较,Ag/La2NiO4性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料.     

电触点用Ag/Cr2O3复合膜的制备及性能研究

采用Ag与纳米Cr颗粒(平均粒径为30 nm)共电沉积制备Ag/2.4mass%Cr复合镀层后经500℃空气中氧化两步法工艺,在Cu基体上制备出电触点用Ag/4.0Cr2O3复合膜.结果表明,Ag/2.4Cr复合镀层发生了Cr颗粒原位内氧化.与文献报道的采用合金内氧化法制备的常用Ag/MexOy型电触点材料(如Ag/12CdO)相比,所制备Ag/4.0Cr2O3复合膜的密度和电阻率相当,硬度更高.     

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。     

A Novel Method for the Preparation of Ag/SnO2 Electrical Contact Materials

描述了一种制备Ag/Sn O2电接触材料(Sn O2的质量分数为12%)的新方法。首先采用共沉淀法制备Ag-Sn O2纳米复合粉体(Sn O2的质量分数为42%)并对该Ag-Sn O2纳米复合粉体进行了表征。XRD结果表明制备的复合粉体由纯立方相的Ag和四方金红石相的Sn O2组成;SEM及TEM结果表明,纳米Sn O2与纳米Ag颗粒均匀弥散分布在复合粉体中;并借助于TG-DTA热分析对纳米复合粉体前驱体的制备过程进行了分析。然后,将Ag-Sn O2纳米复合粉体与Ag粉混合,采用粉末冶金法制备成Ag/Sn O2电接触材料,并对制备的Ag/Sn O2电接触材料进行了表征。结果表明,由于纳米Sn O2在Ag基体中弥散分布,制备的材料的物理性能如密度、硬度及电导率比普通工艺制备的材料好。     

Ag/SnO_2电接触材料的制备新方法(英文)

描述了一种制备Ag/Sn O2电接触材料(Sn O2的质量分数为12%)的新方法。首先采用共沉淀法制备Ag-Sn O2纳米复合粉体(Sn O2的质量分数为42%)并对该Ag-Sn O2纳米复合粉体进行了表征。XRD结果表明制备的复合粉体由纯立方相的Ag和四方金红石相的Sn O2组成;SEM及TEM结果表明,纳米Sn O2与纳米Ag颗粒均匀弥散分布在复合粉体中;并借助于TG-DTA热分析对纳米复合粉体前驱体的制备过程进行了分析。然后,将Ag-Sn O2纳米复合粉体与Ag粉混合,采用粉末冶金法制备成Ag/Sn O2电接触材料,并对制备的Ag/Sn O2电接触材料进行了表征。结果表明,由于纳米Sn O2在Ag基体中弥散分布,制备的材料的物理性能如密度、硬度及电导率比普通工艺制备的材料好。     

多元复合改性Ag/SnO2触点材料的内氧化法制备与电气性能研究

为探究掺杂组元类型及含量对多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料的内氧化法制备工艺、微观结构、显微硬度、温升、电寿命等电气性能的影响规律,采用中频熔炼-铸造工艺制备了改性AgSnIn合金,通过内氧化法制备了多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料。利用AC-4电寿命型式试验平台对触点材料进行温升、电寿命性能评价。研究表明,改性Ag/SnO2In2O3材料的内氧化工艺优选参数为700 ℃,5 MPa,48 h。相比于Ni、Cu或Zn二元改性而言,Ni-Cu-Zn三元改性AgSn合金内部存在较大的微应变,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料的显微硬度随着In元素含量的降低呈先上升后急剧下降。由0.47 wt.%镍,0.4 wt.%铜,0.43 wt.%锌和2.1 wt.%铟元素组成的改性AgSnIn合金可实现完全内氧化,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料表现为最佳的显微硬度（1382.49 MPa）、最长服役寿命（28989次）和合适的温升（43.69 K）,这归因于显微结构中存在较大的微应变（19×10-3）和起到强化效应的晶界组织。经分析发现,在特定的In含量比例范围2.1~3.1 wt.%,改性Ag/SnO2触点材料的电寿命循环周期与显微硬度大小之间呈正相关性,这一结果将为Ag/SnO2触点材料的配方设计与电寿命性能预测提供新思路。     

合金元素对Ag/MeO电接触材料电弧侵蚀形貌的影（英文）

通过扫描电镜和三维光学轮廓仪观察Ag/MeO(10)触头在直流19 V、20 A和阻性载荷条件下操作50000次后的电弧侵蚀形貌。结果表明:三维光学轮廓仪可以提供更清晰和详细的表面侵蚀形貌信息。在相同的测试条件下,Ag/SnO_2(10)触头的抗电弧侵蚀性能最强,而Ag/CuO(10)触头的抗电弧侵蚀性能最差。Ag/MeO(10)触头的电弧侵蚀形貌主要有三种类型。Ag/Zn O(10)和Ag/SnO_2(10)的电弧侵蚀形貌主要是液体喷溅和汽化,Ag/CuO(10)和Ag/CdO(10)触头的电弧侵蚀形貌主要是材料从阳极到阴极的转移,而Ag/SnO_2(6)In_2O_3(4)触头的电弧侵蚀形貌则既有液体喷溅和汽化又有材料的转移。此外,讨论不同Ag/MeO(10)触头的电弧形貌的形成过程和机理。     

Failure characteristics of Ag-SnO2 contact material in AC level

The failure characteristics of the contact material Ag-SnO2 were investigated by X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy（SEM）,and X-ray energy dispersive spectroscopy（EDS）.Phase analysis showed that there were Ag,SnO2,and Sn on the contact surfaces at the time of failure under the load condition of 30 A and 220 V（AC）,which means that SnO2 decomposed in service.When the contacts were tested under airproof ambient condition,half-spherical bulges came into being on the contact surfaces,which resulted in early failure and dispersive characteristics.But half-spherical bulges were not found when the contacts were tested under open ambient condition.The temperature change of the contacts during the life testing under airproof ambient condition was different from that under open ambient condition.     

Ag/Ni20纤维复合材料触点制备过程中的塑性变形

以大变形Ag/Ni20纤维复合材料触点为实验样品,以扫描电镜等为分析手段,根据触点内部纤维组织的变形和分布情况,通过建立5区域应力应变模型,研究大变形金属纤维复合材料触点制备中的塑性问题。结果表明,触点在制备过程中存在压缩和拉伸两种变形,位于钉头与钉角处的第3区和钉头表面的第1区应力应变最集中,为拉伸变形,平均变形量在80%,是裂纹容易产生的地方。材料塑性应满足这两个区域的塑性拉伸变形要求,才能制备出高质量的触点     

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.     

环保型氧化物增强银基电接触功能复合材料研究进展

围绕研制开发具有与AgCdO性能相媲美的银基电接触材柞,报道柚近3年来传统Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/CuO三种银基电接触材柞体系的研究现状,主要论述国内外研究恘者从掺杂改性、制备方法、材柞模拟仿真、第一性原理计算等方面开展的大柎优化研究;梳理柚目前制备银基电接触材柞体系的常规制备技术及其工作原理;简述柚当前部...     

大塑性变形改善反应合成制备Ag/SnO2 材料性能研究

使用反应合成法制备了Ag/SnO2材料,考察了Ag/Sn2材料在大塑性变形过程中的组织均匀化及性能变化情况.经SEM分析表明,随挤压真应变的增加,类纤维状组织逐渐消失,Sn2颗粒分布由团聚逐渐均匀分布;经电导率、抗拉强度、延伸率测试分析表明和再结晶晶粒尺寸,材料经过大塑性变形后性能得到了极大的改善;对经过不同真应变挤压后的触点测试,发现触点的质量损耗减小.     

Ag-30W的电弧行为高速摄像及表面侵蚀研究

采用高速摄像的方法,研究了直流条件下Ag-30W电接触材料电弧行为的基本特征和规律。通过扫描电镜技术,探讨了在电弧烧蚀触头表面的微观组织形貌、元素分布等特征。结果表明,电弧演化经历快速起弧、稳定燃烧和迅速熄灭3个过程。电弧烧蚀触头表面形貌由以钨为骨架、银为包裹层的大量凸丘组成。在电弧作用下,银包裹层可以有效保护钨骨架不被烧损,同时减少钨与空气的接触,减轻凸丘处电弧燃烧造成的侵蚀。     

Specific contact resistance and carrier tunneling properties of the silver metal/porous silicon/p-Si ohmic contact structure

The ohmic properties of the Ag metal/porous silicon/p-type silicon (Ag metal/PS/p-Si) contact structure have been investigated by measuring the specific contact resistance (ρ_c) and current–voltage (I–V) characteristics, respectively. The characterization of the ρ_c of the contact structure by the extrapolation technique based on the three-point probe (TPP) method shows that the ohmic properties of the resultant contact structure are excellent with ρ_c  1.01 × 10⁻⁶ Ω cm². The relationship between the specific contact resistance and impurity doping level is also discussed. The tunneling theory for the heavily doped semiconductor surface is used to explain the ohmic behavior of the contact structure. The carrier injection properties of the contact structure were examined by measuring the I–V curves as a function of temperature. It shows that under low forward bias voltages, the I–V curves is exhibiting a slight curvature at the origin which indicates that the current transport mechanism is determined by the space charge limited currents or field-induced tunneling process across the potential barrier at the Ag metal/porous silicon interface. The carrier injection across the Schottky potential barrier is used to explain the observed current transport mechanism of the contact structure.     

银基电接触材料的最新研究进展和展望

贵金属基电接触材料广泛应用于电子、电工行业,而Ag基电接触材料的用途和用量最大。总结了主要银基电接触材料中传统的Ag/Ni、Ag/CdO、Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/C、Ag/W、Ag/WC材料,以及新型的Ag/CNT、Ag/Graphene、Ag/MAX材料的制备方法、性能、用途和研究现况。综述了近年来在电接触材料的实时原位测试技术,并对熔桥、电弧等现象的观测结果和技术进展,以及模拟仿真技术在电接触材料研究中对熔桥、电弧等研究成果和技术进展。分析了银基电接触材料研究中存在的问题,并展望了发展趋势。