Ag-La2NiO4不同条件直流燃弧特性研究

研究了Ag-La2NiO4电接触材料在不同条件直流电弧作用下电极表面的元素分布、材料的微观组织形貌、作用前后的形貌;探讨了Ag-La2NiO4电接触材料在直流电弧作用下的转移和腐蚀机理.结果表明直流电弧引起阳极表面熔化、Ag离子向阴极转移及在阴极表面沉积;La2NiO4复合金属氧化物在电弧高温作用下分解成单元素,吸收了电弧能,有利于灭弧;同时La2NiO4、La2O3、NiO颗粒悬浮在阳极Ag微小熔池中,增加了熔融Ag的粘度,有利于降低Ag熔滴的飞溅,减少了电弧烧损.Ag-La2NiO4复合电接触材料显示出良好的综合电性能.     

金属氧化物对Ag/MeO触点材料性能的影响

研究了20A20V dc负载条件下, Ag/CdO(90/10,质量分数,下同), Ag/SnO2(90/10)和Ag/REO(88/12)三种触点材料的电气使用性能.结果表明,Ag/REO接触电阻最低、材料转移最少.对其15万次分断后的接触表面进行的SEM分析表明,Ag/REO触点表面平坦,结合紧密,没有裂纹和孔洞产生.论文分析了氧化物粒度、体积分数、密度等对Ag/MeO触点材料性能的影响.     

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.     

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。     

Experiment and finite element method analysis mass erosion and transfer of Ag/La2NiO4-based electrical contacts during operation

A uniform transient temperature field model of electrical contacts operation was found by analyzing the process of closing arc → constriction resistance Joule heat → breaking arc. Essential parameters of Ag/La2NiO4 electrical contact material for transient temperature field calculation were obtained through tests of electrical contact experimental instrument under 18 V DC in different currents, other correlation experiments, and calculation analysis. The finite element method was applied to solve the transient temperature field, and the features and distribution of the transient temperature field were obtained. The condition of material erosion and mass transfer can be forecasted by those calculation results. It is beneficial to research about the lifetime of Ag/La2 NiO4 electrical material.     

Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的研究

采用粉末冶金方法制备了新型银-稀土氧化物触头材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3。利用扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS），对Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的显微组织进行了分析，并对其进行了通断能力、温升及侵蚀量的实验。新型材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3通过了通断能力实验，与Ag／CdO相比平均温升相近，但侵蚀量仅约为Ag／CdO的2／3。由实验结果可知，此材料具有较好的物理、机械、电气性能及较低的成本，具有很好的应用前景和经济效益，有望成为一种可替代Ag／CdO的无毒新型触头材料。     

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。     

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。     

新型银基电接触材料的研究进展

综述了3种新型银基电接触材料的性能特点。以NiO、Bi2O3或CuO改性的Ag/SnO2MeO可以改善传统Ag/SnO2电接触材料的接触电阻稳定性、温升控制及室温加工性;以Ag/Ti3SiC2和Ag/Ti3AlC2为代表的三元层状化合物陶瓷相增强银基材料(Ag/MAX)可以改善AgNi材料大电流条件下的抗熔焊性能,降低直流负载条件下材料转移量;用石墨烯替代传统石墨研制的Ag/GNPs可以解决表面膜增厚、接触电阻增大、耐磨性不足等缺点。提出新型银基电接触材料的主要研发方向。     

A new contact material—Ag／SnO2—La2O3—Bi2O3

A super-fine compound powder,Ag/SnO2 La2O3 Bi2O3,has been obtained using the chemical coprecipitation method.And a new contact material,Ag/SnO2 La2O3 Bi2O3,was produced by the powder metallurgy method.Its properties are as follows:the density is 9.75-9.93g/cm^3,the resistivity is 2.31-2.55μΩ.cm.the hardness is 880-985 MPa.Its microstructure shows that the fine oxides have a uniform distribution in the silver matrix.The results of make-break capacity and temperature rise testing show that the new material has better ability of anti-arc erosion and lower temperature rise than that of commonly used Ag/CdO.     

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...     

不同粒度银粉的Ag-TiB2 触头材料电弧侵蚀行为

采用不同粒度的银粉和放电等离子烧结工艺制备了Ag-4% TiB₂（质量分数,下同）触头材料,测量了Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度,并在真空下对Ag-4% TiB₂触头材料进行了电弧侵蚀实验。采用扫描电子显微镜对Ag-4% TiB₂触头材料电弧侵蚀后的表面形貌进行了表征,采用TDS-2014双通道数字存储示波器记录了燃弧波形,并计算了燃弧时间,对电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明,Ag-4% TiB₂触头材料的致密度、导电率和硬度均随着Ag粒度的降低而增加。另外,采用细银粉制备的Ag-4% TiB₂触头材料具有较长的燃弧时间、较大的侵蚀面积和较浅的蚀坑,表明细小的Ag颗粒有助于电弧分散,能够提高材料的耐电弧侵蚀性能。     

Production of Ag−ZnO powders by hot mechanochemical processing

Ag–CdO composites are still one of the most commonly used electrical contact materials in low-voltage applications owing to their excellent electrical and mechanical properties. Nevertheless, considering the restriction on using Cd due to its toxicity, it is necessary to find alternative materials that can replace these composites. In this study, the synthesis of Ag?ZnO alloys from Ag?Zn solid solutions was investigated by hot mechanochemical processing. The hot mechanochemical processing was conducted in a modified attritor mill at 138 °C under flowing O₂ at 1200 cm³/min for 3.0 h. The microstructure and phase evolution were investigated using X-ray diffractometry, field emission gun scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results suggest that it is possible to complete the oxidation of Ag?Zn solid solution by hot mechanochemical processing at a low temperature and short time. This novel synthesis route can produce Ag?ZnO composites with a homogeneous distribution of nanoscale ZnO precipitates, which is impossible to achieve using the conventional material processing methods. Considering the fact that the fundamental approach to improving electric contact material performance resides in obtaining uniform dispersion of the second-phase in the Ag matrix, this new processing route could open the possibility for Ag?ZnO composites to replace non-environmentally friendly Ag?CdO.     

不同方法制备的AgSnO2TiB2 电接触材料的微观结构和电弧侵蚀行为

分别采用球磨法、可溶性淀粉模板法和滤纸模板法制备了AgSnO₂TiB₂复合粉末,并利用火花等离子体烧结技术（SPS）制备了块体材料。对Ag4%SnO₂4%TiB₂（质量分数）电接触材料的物理性能和电弧侵蚀特性进行了研究。结果表明,模板的空间限域效应有效地改善了增强相在基体中的均匀分散,提高了Ag4%SnO₂4%TiB₂接触材料的导电率和硬度。与球磨法相比,滤纸模板法和淀粉模板法制备的Ag4%SnO₂4%TiB₂复合材料的电导率分别增加了12.18倍和9.60倍, 显微硬度分别增加了17.10%和33.94%。滤纸模板更有利于SnO₂和TiB₂的均匀分散,减少集中电弧侵蚀和飞溅损失,因此具有更好的抗弧蚀性。     

等离子喷涂Ag-SnO2涂层的微观结构和性能

采用等离子喷涂技术在铜基体表面制备了Ag-SnO2涂层,应用XRD和SEM对涂层的相结构和微观组织进行了表征,通过拉伸和硬度实验测定了涂层的力学性能,并采用电弧侵蚀实验测试了涂层的耐电弧侵蚀性能。结果表明,所得涂层结构均匀致密,涂层内纳米级SnO2颗粒均匀分布在银基体中;涂层的力学性能和电弧侵蚀性能与块体合金接近;电弧侵蚀试验后,涂层表面阴极斑点分散,烧蚀轻微,表明所制备的Ag-SnO2涂层具有良好的耐电弧侵蚀特性。     

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。