纤维结构W/Cu触头材料电弧烧蚀性能的研究

研究了W／Cu系列触头材料的电弧烧蚀性能。在相同条件下，对粉末冶金W／Cu触头材料及纤维结构的W／Cu触头材料电弧烧蚀性能以及不同直径纤维结构的W／Cu触头材料电弧烧蚀性能进行了对比。研究发现细纤维结构的W／Cu触头材料抗电弧烧蚀性能最好。     

纤维结构W/Cu触头材料的制备

采用织网叠层法,以钨丝为纬线,铜丝为经线编织二维网,将网与铜坯叠放在一起,于真空烧结炉中熔渗的真空熔渗工艺制备纤维结构W/Cu触头材料。试验给出了该工艺的主要工艺参数。与粉末冶金制造的W/Cu触头材料的烧蚀性能作对比,从触头表面在电弧烧蚀后的熔层形貌分析表明,纤维结构W/Cu触头材料呈现较好的抗烧蚀特性。     

热压烧结制备La混杂纳米复合AgSnO2电接触合金

利用化学共沉淀和热压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO_2和La掺杂Ag-SnO_2触头合金,对合金触头进行物理性能测试、真空耐电压和电弧烧蚀实验,并利用冷场发射扫描电镜(FESEM)对电性能实验前后组织进行分析.结果发现:纳米复合AgSnO_2电接触合金保持了制粉时纳米SnO_2颗粒的形貌和粒度,尤其是含La掺杂的电接触材料,其氧化物粒度更细,分布更均匀.随氧化物粒度的减小,电接触材料的硬度和电阻率增加、耐电压强度降低、耐电弧烧蚀速率减小.     

磁控溅射CuCrMo薄膜耐126kV 20kA电弧烧蚀性能

提升真空断路器CuCr触头的抗电弧烧蚀能力是决定其能否应用于高压真空灭弧室的核心关键,尚未见有效触头材料或表面涂层改性技术使CuCr触头应用于126kV以上真空灭弧室的报道。基于CuCrMo薄膜的优异电气性能,对沉积CuCrMo薄膜的真空灭弧室触头进行126kV下的抗电弧烧蚀研究,并进行开断寿命的工程验证。采用磁控溅射技术在CuCr50真空触头片表面沉积5μm厚的CuCrMo薄膜,对其进行126kV 20kA电流下23次的电寿命试验。利用XRD、SEM和3D共聚焦显微镜研究电弧烧蚀后表面形貌。研究结果表明：沉积CuCrMo薄膜的触头片,在纵向磁场和126kV 20kA条件下可有效分散电弧,较未镀膜触头片有更小电弧电流密度;经过23次电寿命试验后,表面烧蚀程度比未镀膜的触头片轻,表面粗糙度降低,提高了触头的开断寿命。为表面改性真空断路器CuCr触头在高电压大电流真空灭弧室的应用提供了有效工程依据。     

深冷处理后CuCr真空触头材料的组织性能研究

CuCr50真空触头材料经深冷处理后,抗电弧烧蚀性能明显提高.本文利用电子探针、能谱、显微硬度测试等手段,对CuCr50合金深冷处理前后的显微组织和性能进行了对比分析.结果表明CuCr50合金深冷处理后,显微孔洞明显减少,Cu基体孪晶增多,表面出现弥散分布的细小Cr颗粒.说明在深冷过程中,显微孔洞焊合,致密性增加,Cu基体的纯度增加,电极导热性、导电性随之增加.这种组织与性能的变化使真空开关的抗电弧烧蚀能力及开断能力得到较大改善.     

新型银氧化锡电接触材料

研究了1种新型的纳米AgSnO2触头材料.通过采用掺杂、SnO2粒子的纳米化及化学镀的方法,改善了氧化物和银的浸润性,从而提高了触头材料的导电性、机械强度和加工性能.通过机械混合法和溶胶凝胶法2种工艺的对比,证明用机械混合法在SnO2中掺杂TiO2,反而使电导率升高;用溶胶凝胶法在SnO2中掺杂TiO2,Ti4 能够很好的进入SnO2的晶格,能够明显改善触头的电性能.微观组织分析表明:纳米触头中SnO2的分布明显的比非纳米触头中SnO2分布的要均匀,从而可以避免因SnO2的富集导致电导率降低,提高AgSnO2触头的电性能和电寿命.     

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。     

CrNiMo钢激光淬火处理的抗烧蚀性能研究

通过激光淬火表面强化技术,在CrNiMo钢表面形成马氏体相变的表面强化薄层.采用小电流累积烧蚀方法分解了材料烧蚀过程;对比分析相同烧蚀条件下CrNiMo钢在激光处理与未经激光处理的表面烧蚀形貌及其烧蚀质量差.结果表明:激光淬火确实能提高材料的抗烧蚀性能.     

稀土对AgSnO_2触头材料润湿性影响(英文)

AgSnO2是最有可能替代AgCdO的触头材料,但AgSnO2在使用过程中存在先天的缺陷。添加稀土元素能否增大AgSnO2触头材料的润湿性,改善其缺陷是本文讨论的重点。通过杨氏方程可知,润湿角θ越小,材料的润湿性越好。本工作选取La和Ce两种稀土元素,选取与SnO2的3种不同配比制备触头材料,利用座滴法测量了银基触头材料的润湿角。再与AgSnO2触头材料的润湿角进行对比。从测量结果可知,La元素对AgSnO2触头材料润湿性的改善效果明显。为了进一步验证这一结论,对AgSnO2和AgSnO2La2O3两种触头材料进行了模拟电弧试验,并对其进行微观分析。从而证明了AgSnO2La2O3触头材料的润湿效果较好。     

Influence of Rare Earth on the Wetting Ability of AgSnO2 Contact Material

AgSnO2是最有可能替代AgCdO的触头材料,但AgSnO2在使用过程中存在先天的缺陷。添加稀土元素能否增大AgSnO2触头材料的润湿性,改善其缺陷是本文讨论的重点。通过杨氏方程可知,润湿角θ越小,材料的润湿性越好。本工作选取La和Ce两种稀土元素,选取与SnO2的3种不同配比制备触头材料,利用座滴法测量了银基触头材料的润湿角。再与AgSnO2触头材料的润湿角进行对比。从测量结果可知,La元素对AgSnO2触头材料润湿性的改善效果明显。为了进一步验证这一结论,对AgSnO2和AgSnO2La2O3两种触头材料进行了模拟电弧试验,并对其进行微观分析。从而证明了AgSnO2La2O3触头材料的润湿效果较好。     

混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料表面电弧烧蚀

采用扫描电子显微镜(SEM)、表面电子探针显微分析仪、电接触性能试验机等手段,研究了混粉法和包覆法制备的AgSnO_2电接触材料在直流条件下(DC 24 V/15 A),铆钉触头表面的电弧烧蚀情况。对材料的表面烧蚀机理、金属转移情况,以及电寿命等进行了讨论。结果表明,包覆法制备的AgSnO_2电接触材料具有较强的耐电弧侵蚀能力与较少的材料转移量。     

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。     

直流负载条件下Cu-Cr-Zr-Ag合金的电侵蚀特性

直流负载下触头的电侵蚀特性分析有助于深入研究其电弧侵蚀机理。通过对Cu-Cr-Zr-Ag合金触头进行电性能实验,研究了25 V/15 A直流负载条件下,合金触头的电侵蚀情况。采用电接触试验机和扫描电镜,研究了合金材料的电弧侵蚀机理,表面形貌,微观结构和材料转移现象。结果表明:Cu-Cr-Zr-Ag合金触头具有优异的抗熔焊性能,合金触头的电弧侵蚀微观形貌表现为浆糊状凝固物和气泡,且在触头侵蚀表面存在微裂纹。直流负载条件下动静触头间会发生明显的材料转移现象。     

稀土元素掺杂AgSnO_2触头材料的第一性原理理论研究（英文）

AgSnO_2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO_2具有较高的热稳定性。但是,SnO_2是一种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO_2触头材料的电阻较大。通过对SnO_2进行掺杂,使SnO_2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO_2的电性能。采用第一性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO_2和掺杂SnO_2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比。晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO_2引起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关。能带结构表明,稀土掺杂可使Sn O_2的导带向低能端移动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小。电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO_2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大。     

非对称的Ag-Ni_(30)和Ag-WC_(12)-C_3配对触头用于DZ_(10)-100塑壳断路器的效果

本文从技术、经济方面,分析了目前正在推广的非对称性Ag-Ni_(30)和Ag-WC_(12)—C_3配对触头在DZ_(10)-100塑壳断路器上应用的效果,对这种配对触头的特点作了介绍,并与其它几种材料作了比较。将缩小体积的Ag-Ni_(30)和Ag-WC_(12)-C_3配对触头装在DZ_(10)-100上进行了全部电性能测试,结果完全符合产品的技术要求,比原来的触头节银62%。     

CJX4—40,50,65d系列接触器头部装配过程

我厂开发研制的CJX4-40、50、65d系列交流接触器采用积木式功能模块化结构,体积小,重量轻,具有九十年代国际先进水平。它有三对主触头和几对辅助触头,主触头安装在触头支架上,由锥形塔簧支撑,完成动作特性的配合。辅助触头支架上装有辅助触桥,通过特设的钩扣和定位销与触头支架联结成一个整体。这样的结构设计,给更换维修零部件带来了很大的方便,同时节省空间和材料,增强了接触器零件在电弧温度下的抗变形能力。触头支架选用材料为热固性酚醛塑料,辅支架选用热塑性塑料——阻燃尼龙66”酚醛塑料尽管有很好的热稳定性,但质硬而…     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

提高铜铬触头电寿命研究

对铜铬触头材料进行-196℃深冷处理的研究表明,经此处理后的铜铬材料,组织明显细化,铜铬分布更趋于均匀,机械强度得以提高。在可拆真空灭弧室中进行电实验,证明经深冷处理后的电机触头耐电弧烧蚀性得到极大改善。     

真空断路器触头材料Cu—Te—Se的开断能力研究

本文采用真空熔炼及定向凝固工艺研制了Cu-Te-Se系真空断路器触头材料,研究了化学成分和触头直径对开断能力的影响,讨论了影响Cu-Te-Se合金开断能力的其它因素。并从Boxman的多阴极斑点模型出发,建立了化学成分与临界电流密度之间的关系。计算结果表明,在电流密度均匀分布的情况下,铜的临界电流密度为3×10~7A/m~2。最后通过扫描电镜分析了大电流燃弧后触头表面的烧蚀形貌特征。     

基于FLUENT的高压断路器弧触头喷溅侵蚀流动特性分析（英文）

高压断路器动作时,触头间会形成电弧,并伴随蒸发和喷溅现象,造成触头材料侵蚀和接触系统的失效。为研究高压断路器烧蚀故障的喷溅机理特征,建立了弧触头熔池的流动与传热模型,并运用FLUENT软件分析了触头在不同弧根下的熔池温度场、流场和压力分布。计算结果表明:在两种弧根条件下,均形成了半圆形的熔池,弧根较小的情形下不利于能量的散发和电弧的运动,导致流速较大,增大电极的侵蚀。熔池的流体流速随电流的增大而增大,且电流越大,弧根区内流体流速由最小值上升到最大值的速度越快,熔池深度方向的熔化速度也加快。