CuCr触头的材料特性及优化

1前言触头是真空灭弧室的关键部件。目前，中压真空断路器广泛使用综合性能优越的CuCr触头材料。随着真空开关的高耐压、大容量、小型化、低过电压的发展趋势，要求对CuCr触头的材料特性与电弧作用机理有更深刻的认识；改进CuCr触头材料的某些性能，以满足真空开关在实际工作中多种用途的需要。因此，尽管CuCr触头材料已成功地应用了十几年，近些年来，国内外仍在积极地进行CuCr触头的材料特性、运行机理、制造工艺及性能代化方面的研究。本文拟对此做一简单评述。2CuCr触头的材料特性与运行机理近年来，国内外对CuCr触头的运行机理进…     

一种快速检测CuCr触头密度的方法探讨

试验并探讨了CuCr触头材料密度与电导率之间的关系,分析了影响CuCr触头材料密度的各种因素,找出了一种无须破坏产品的检测CuCr触头材料密度的方法,即,通过测试CuCr触头材料的电导率来确定材料的密度,从而确保产品质量。     

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。     

热等离子体技术及在铜铬合金触头材料制造中的应用

首先分析了CuCr触头材料的结构特点，评述了目前浸渍法和烧结法制备CuCr合金触头材料的工艺特点和材料性能，然后详细介绍了热等离子体的产生及在CuCr合金触头材料制造中的应用。     

纳米CuCr触头材料研究进展

纳米材料是当前材料科学研究的前沿,它的潜在优势和应用价值受到国内外研究者的密切关注。纳米CuCr触头材料由于其优异的综合性能,在真空开关上具有广阔的应用前景。本文介绍了纳米CuCr触头材料的制备工艺,比较了几种工艺的技术特点。综述了纳米CuCr触头材料在电性能研究上取得的进展,结果表明:纳米CuCr触头材料的截流水平、抗电弧侵蚀、抗熔焊性能和耐压能力等电性能优于常规CuCr触头材料。此外,探讨了纳米技术在CuCr触头材料中应用时存在的问题。     

CuCr真空触头材料的运行特性与机理

根据近年来国内外对真空触头材料的研究,阐明CuCr触头材料的运行特性与机理,供触头材料与真空灭弧室制造单位的工程技术人员参考。     

CuCr25触头材料的制造工艺及其性能

本文综述了CuCr25触头材料的各种制造工艺，详细分析了它优缺点，并对CuCr25触头材料的性能进行比较分析。     

纳米触头材料电性能研究进展

分析了纳米材料与常规材料在热学性能和机械性能上的差异,综述了纳米触头材料在截流水平、抗电弧侵蚀和耐压能力等电性能研究上取得的进展,并对已有研究成果进行了概括和总结。结果表明:相对于同种配比的常规触头材料,纳米CuCr和AgFe触头材料的截流水平低于常规触头材料;纳米CuCr和AgFe的直流电弧稳定性高于常规触头材料,直流电弧寿命大于常规触头材料;纳米CuCr触头材料的耐压能力高于常规触头材料;纳米AgSnO2和AgNi触头材料的抗电弧侵蚀性能优于常规触头材料。因此,在今后对纳米触头材料的研究和开发过程中,加强纳米触头材料制备工艺研究和纳米触头材料的理论研究,有利于提高纳米触头材料电性能。     

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。     

细晶—超细晶CuCr触头材料的研究进展

介绍了目前对细晶—超细晶CuCr触头材料的研究进展。CuCr材料组织细化后,特别是Cr相细化可以解决触头材料耐电压与截流等性能间此消彼长的矛盾。为了得到细晶、超细晶CuCr合金人们已采取了多种制备工艺。细晶、超细晶CuCr触头的发展将能满足真空断路器向高电压、大容量、小型化发展的需要。     

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。     

影响CuCr系触头材料性能的因素

从杂质，组元，制备工艺和热处理等四个方面，较为详细地综述了影响CuCr系触头材料性能的因素，提出了几点关于CuCr触头材料今后使用和制造的看法。     

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。     

影响CuCr系触头材料性能的因素

从杂质、组元、制备工艺和热处理等四个方面,较为详细地描述了影响CuCr系触头材料性能的因素。提出了几点关于CuCr触头材料今后使用和制造的看法。     

真空灭弧室触头材料的多孔骨架烧结工艺分析

本文主要分析和探讨了用浸渍法制造真空灭弧室触头材料的多孔骨架烧结工艺。文中首先阐述了多孔骨架烧结过程的特点,其次论述了多孔骨架烧结的方法和工艺,最后介绍了几种典型金属的多孔骨架烧结,并例举目前常用的CuCr触头材料从Cr粉颗粒烧结多孔骨架直至CuCr合金触头材料的制成过程。     

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。     

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。     

电弧重熔法制造铜铬合金触头材料

本文首先分析了CuCr触头材料的结构特点，详细评述了目前制备CuCr触头材料的常用方法，然后介绍了电弧重熔法的设备组成和工艺特点。初步的试验结果表明，电弧重熔法工艺较简单，成本较低，可以获得比传统的粉末冶金法更为细密的组织结构。     

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。     

真空电弧重熔法制造CuCr触头材料

介绍了用真空电弧重熔法制造CuCr触头材料的原理、重熔炉的结构和控制电弧长度的几种方法、在重熔制造过程中对真空度的要求和自耗电极参数的选择以及重熔法的优点和缺点,最后还阐述了利造CuCr合金触头材料的过程和应用范围。