CuCr合金触头材料的研究现状

CuCr合金触头材料具有良好的力学和电学性能,广泛应用于真空开关。本文综述了不同Cr含量对CuCr触头材料开断能力、截流值、耐电压强度和抗熔焊性等性能的影响,并总结了添加其它新组分对其性能的作用。针对目前CuCr合金存在的问题,提出严格控制原材料成分及杂质含量、添加新组分,是目前改善或获得高性能CuCr触头材料的发展方向之一。     

HIP法制备CuCr触头的真空电击穿特性

采用热等静压(HIP)固相烧结法制备了近乎完全致密、低氧、氮含量的CuCr合金材料,研究了在不同烧结温度下制备CuCr合金的Cr相颗粒度、电击穿场强及击穿区域,给出了CuCr合金Cr相粒子半径与击穿场强的关系式。结果表明:随着HIP烧结温度的上升,CuCr触头材料的Cr相颗粒度也将逐渐增大,导致真空电击穿场强减小,与此同时真空电击穿烧蚀面积增大,烧蚀坑深度逐步加深。     

石墨烯对Gr/CuCr10复合材料显微组织和性能的影响

采用热压烧结工艺制备石墨烯含量分别为0.1％、0.3％、0.5％和0.7％(质量分数)的Gr/CuCr10合金.与CuCr10合金相比,石墨烯添加量为0.3％(质量分数)的CuCr10复合材料相对密度保持不变,而电导率从62.2％(IACS)增加到69.5％(IACS).导电率增加的主要原因是石墨烯的加入导致Cr相尺寸...     

W或C添加剂对优化CuCr25合金显微组织的作用

采用真空感应熔炼法制备CuCr25（W），与Cr25（C）合金，研究不同合金元素W，C对CuCr触头微观组织的影响，研究结果表明，W和C能够显著细化Cr相晶粒，W对Cr相晶粒还有球化作用，同时对Cr相进行了强化，使合金整体性能得到提高，其中耐电压强度得到显著提高。     

CuCr25合金的机械变形及性能

采用真空熔炼制备的CuCr25合金，在低应变速率下冷轧变形，研究了组织及性能变化。结果表明：CuCr25合金的电导率随着轧制变形程度的增大，开始略有上升，然后不断下降，经过一定量的大变形后，电导率又有上升；CuCr25合金的硬度不断上升，CuCr25合金硬度的上升主要是由于Cu基硬度的上升；经过大量的冷轧变形后，Cr相成纤维状和条带状，并有空洞生成；CuCr25合金在室温下具有超塑性。     

MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF CuCr25 ALLOYS WITH DIFFERENT Ni CONTENT

CuCr25 alloys containing different Ni content were prepared by vacuum induction melting (VIM). The micro structure and properties were tested. The results show that with the increase of Ni content in CuCr25 alloys, the Cr phase changed from developed dendrite into nodular grains and was drastically refined; the electrical conductivity significantly decrease, but still reach the level of conventional CuCr50 when the Ni content is below 0.5%. The Ni content had little influence on their breakdown strength. The first breakdown sites transferred to the boundary of Cu and Cr phase for CuCr25Ni compared to the Cr phase for CuCr25 without Ni.     

CuCr25纳米晶化对真空电弧阴极斑点扩散的影响

采用氩气保护气氛高能球磨和真空热压技术制备了致密度大于98％的纳米晶CuCr25合金，并在真空室内进行击穿试验。采用扫描电镜对纳米晶和粗晶CuCr25合金阴极斑点蚀坑形貌进行观察。结果表明：粗晶CuCr25合金真空电弧阴极斑点扩散表现为原地重复燃烧或整体的跳跃式移动，且有选择地分布在Cr相。而纳米晶CuCr25合金由于晶粒细化（〈50nm），为电子发射提供了优越条件，阴极斑点的扩散表现为次级斑点的此起彼伏的准连续移动，击穿相均匀分布在整个阴极表面。     

形变与热处理对CuCr合金中Cr相形貌及合金性能的影响

研究了CuCr合金在不同形变与热处理制度下，组织中Cr相形貌、合金力学性能及导电性能的变化。结果表明：当变形量达到70％时，合金中的Cr粒子产生严重的变形，且有开裂现象。在随后高温热处理过程中开裂的Cr粒子发生熔断和球化。适当的形变与热处理能改善CuCr合金的力学性能与导电性能，并从微观组织方面对其原因进行了分析。     

CuCr1合金接触线的时效工艺及组织性能

采用固溶-连续挤压-时效-轧制-拉拔工艺和固溶-连续挤压-轧制-时效-拉拔工艺生产了CuCr1合金接触线,测试和分析了不同状态CuCr1合金的组织和性能。结果表明:连续挤压态CuCr1合金时效处理后的性能优于轧制时效态;连续挤压态CuCr1合金组织为条带状变形组织,有少量的回复组织;轧制态CuCr1合金组织为变形的晶粒和沿带状晶界分布的Cr相;时效态CuCr1合金组织主要为再结晶组织。固溶-连续挤压-时效-轧制-拉拔工艺生产的接触线抗拉强度达到489 MPa,导电率达到79.47%IACS,其性能优于固溶-连续挤压-轧制-时效-拉拔工艺生产的接触线。     

不同Cr含量CuCr触头材料的组织与性能对比(英文)

为研究Cr含量对CuCr触头材料组织和性能的影响,采用真空熔铸法制备三种(CuCr25、CuCr30、CuCr40)不同Cr含量的触头材料,并对这3种材料的显微组织、物理性能及电流开断性能进行对比研究。结果表明:随着Cr含量的增加,CuCr材料微观组织的致密度提高,Cr颗粒得到细化,但是Cu基体中固溶的Cr含量增加;材料的电导率和密度均降低,硬度增加,抗拉强度呈线性增加;CuCr25和CuCr30的电流开断能力相当,CuCr40较低。     

Effect of Fe on microstructures and vacuum arc characteristics of CuCr alloys

In order to clarify the effect of Fe addition on vacuum arc characteristics of CuCr alloys, the CuCr50, CuCr45Fe5 and CuCr40Fe10 alloys were prepared by vacuum sintering and infiltrating, and the simulated electrical breakdown experiment was undertaken in a vacuum interrupter. The characteristics of the motion of vacuum arcs were analyzed by a digital high-speed video camera and the erosion morphology was characterized by a scanning electron microscope (SEM). The results show that Fe additions can strengthen the Cr phase, promote the first breakdown phase to transfer from Cr to Cu and increase the strength of the alloy breakdown voltage by 80%. Meanwhile, Fe additions can still retain the arc stability of CuCr50 alloys during the generation and extinguishing process, decrease the chopping current, and prolong the arc life. Furthermore, the characteristics of the split and motion of cathode spots on the surface of the CuCr40Fe10 alloy were improved, which prohibits the concentrated arc erosion.     

Ni或Co的加入对CuCr25合金组织与性能的影响

研究了Ni或Co的加入对真空感应熔炼制备的CuCr25合金的组织形貌和物理性能的影响。结果表明：加入Ni或Co后可以明显改善CuCr25合金的显微组织,避免出现Cr的宏观偏析,大大提高了成品率,提高了合金的耐电压强度和硬度,合金的电导率有所降低。真空感应熔法制备的CuCr25合金达到了常规方法制备的CuCr50的技术要求。     

Ni含量对CuCr25合金组织与性能的影响

采用真空感应熔炼法获得不同Ni含量的CuCr2 5合金。通过观察其显微组织和测量其性能得如下结果 :随Ni含量的增加 ,合金的Cr相由树枝晶转变为节点状晶粒 ,并且得到明显细化 ;合金的电导率大幅度下降 ,但是Ni含量小于 0 .5 % ,电导率大于 2 0MS/m ,相当常规CuCr5 0的性能 ;Ni含量对该合金的耐电压强度影响不大。     

Bond strength of W-Cu/CuCr integrated material

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＷ Ｃｕ/ＣｕＣｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍａｔｅｒｉａｌｎｏｗｉｓｕｓｅｄａｓｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌｉｎｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈｅｒ[1] .ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｏｎｄｉｎｇＷ ＣｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄＣｕＣｒａｌｌｏｙｉｓｗｅｌｄｉｎｇ .ＢｅｃａｕｓｅｗｅｌｄｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｎａｐｐｅａｒａｔＷ Ｃｕ/ＣｕＣｒｗｅｌｄｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ ,ｔｈｅｉｎｔｅｒ ｆａｃｅｂｏｎｄｉｓｌｏｗａｎｄｕｎｓｔａｂｌｅ[2…     

自蔓延熔铸制备CuCr合金的基础研究

提出了将自蔓延高温合成技术与传统冶金手段相结合的SHS－熔铸技术,充分利用自蔓延高温合成的优点,以CuO,Cr2O3和Al为原料,制备CuCr合金触头材料。通过对CuO-Cr2O3-Al反应体系的绝热温度计算及热力学分析,确定该体系自蔓延反应进行的可行性,并对反应后液态金属Cu和金属Cr的冷凝过程进行了初步的分析与计算。结果表明合金在金属模和石墨模中的冷却速度都比较快,且在石墨模中冷却效果更好些。实验证实该工艺可行,并得到了铸态结构的合金体。     

原位合成Cr2Nb/CuCr复合材料及其真空电特性

采用真空烧结熔渗法制备不同Cr2Nb含量的Cr2Nb/CuCr复合材料.通过XRD和SEM研究复合材料的组织结构,采用SEM和高速摄影研究原位合成的Cr2Nb对复合材料表面电弧运动及表面烧蚀形貌的影响.结果表明:随着Cr-Nb复合粉末添加量的增加,Cr2Nb/CuCr复合材料的硬度、电导率、截流值、电弧寿命和耐电压强度均有明显改善,当Cr-Nb复合粉末的添加量为7％(质量分数)时,Cr2Nb/CuCr复合材料的阴极斑点更为分散,截流值显著降低,电弧寿命明显延长.与常规CuCr合金性能相比,Cr2Nb/CuCr复合材料表现出较好的综合性能.     

热型连铸Cu-Cr合金铸态下的组织与性能

用热型连铸法制备过共晶Cu-Cr合金线．探讨了其在铸态下的微观组织形态、力学性能和导电性能。结果表明：随着含Cr量的增加，Cu-Cr合金的抗拉强度增加，拉铸速度增加，Cu-Cr合金的导电性增加。     

激光表面处理CuCr50合金的显微组织及性能

目的：细化CuCr50合金的Cr相组织,提高组织均匀性。方法采用Nd：YAG脉冲激光器对CuCr50合金进行表面处理,并对激光处理后合金的显微组织（表面组织和截面组织）、导电性能、显微硬度、耐磨性等进行测试与分析。结果工艺优化后得到的实验参数为：激光功率500 W,峰值5.0 kW,扫描速度4 mm/s,激光频率6 Hz,激光脉宽5 ms,离焦量为+4 mm。在优化的工艺条件下,CuCr50合金经激光表面处理后,形成了致密的重熔层,Cr相的晶粒得到明显细化,合金的组织均匀性提高,表面孔洞减少。合金重熔层中的相组成未发生变化,合金的导电性略微降低,但仍保持了CuCr50合金优良的导电性能。重熔层显微硬度（425~540HV）明显提高,最高硬度为540HV,是基体显微硬度（约240HV）的2.25倍。重熔层的摩擦系数（0.3）远低于原始CuCr50合金（0.45）,重熔层的损失质量（0.15 mg）远小于原始CuCr50合金的损失质量（0.6 mg）,合金的耐磨性有明显的提高。结论 CuCr50合金在优化的工艺参数条件下进行激光表面处理,能够细化Cr相组织和提高整个合金的组织均匀性,提高合金的显微硬度与耐磨性能。     

Microstructure evolution and thermal physical properties of CuCr alloy after high pressure treatment

The thermal diffusion coefficient, thermal conductivity, and thermal expansion coefficient of CuCr alloy prepared by infiltration were measured by thermal constant tester and dilatometer before and after high pressure heat treatment, at the same time, the effect of high pressure treatment on the thermal physical properties of CuCr alloy was discussed by the analysis of its microstructure. The experimental results show that high pressure heat treatment can increase the thermal diffusion coefficient and thermal conductivity of CuCr alloy, but it changes slightly in the pressure range of 1–6 GPa. As for thermal expansion coefficient, when the temperature is higher than 130 °C, it is obviously higher than that of the alloy without high pressure treatment after 1 GPa pressure treatment, and the higher the temperature is, the larger their differences are.     

时效温度和Cr含量对Cu-Ag-Cr合金性能的影响

研究了时效温度和Cr含量对70%冷轧变形的Cu-Ag-xCr合金的硬度、导电性能和耐蚀性能的影响。结果表明,Cu-Ag-xCr合金在450~500℃时效后,其硬度随时效温度增加而降低,随Cr含量增加而升高;时效温度和Cr含量对合金电导率的影响不大;随时效温度升高,合金耐蚀性降低;随Cr含量增加,腐蚀速率降低,耐蚀性提高。Cr含量为0.34%时,在450℃时效2h后,其综合性能较好,电导率为47.02 MS/m,硬度(HV0.1)达到128.34,耐腐蚀性较好。