纯石墨和铜-石墨的阴极斑点与截流值研究

研究了纯石墨和铜-石墨材料的阴极斑点的特性及真空电弧截流现象.发现纯石墨的阴极斑点呈现随机运动的特点,斑点的直径小于3μm,阴极斑点每次运动的距离约为阴极斑点的半径.而铜-石墨的阴极斑点的运动与Cu相息息相关,它选择性的发生在Cu相上,阴极斑点的大小取决于Cu相的大小,阴极斑点的运动距离为Cu相之间的距离.同时,铜-石墨的真空电弧截流值1.18 A,远远大于纯石墨的截流值,这主要是由于两种材料不同的阴极斑点运动特性引起的.     

Gra./Cu和CNTs/Cu复合材料的截流值与阴极斑点研究

采用粉末冶金方法制备石墨铜复合材料(Gra./Cu)和碳纳米管铜复合材料(CNTs/Cu),研究2种铜基复合材料的真空电弧截流现象和阴极斑点特性。结果表明,与Gra./Cu相比,CNTs/Cu在真空放电过程中电弧更加稳定,且分散性好,截流值小;在正对阳极处CNTs/Cu的真空电弧烧蚀坑明显比Gra./Cu的细小,灼痕直径约为0.1～5μm,分布面积也较小,而Gra./Cu的灼痕直径为10～100μm;两者的相同之处在于,在电击穿过程中阴极斑点的运动呈一种随机的、突变式的跳跃,而且选择性发生在Cu相上,Cu相被消耗。总之,CNTs/Cu比Gra./Cu具有更高的耐电弧烧蚀能力,CNTs的加入可以有效地增加铜基复合材料的电弧稳定性和降低截流值。     

纳米晶CuCr合金的制备及其截流值研究

通过高能球磨和真空热压技术制备了致密度大于98%的纳米晶CuCr合金,通过XRD,SEM和TEM研究了其显微组织和结构.结果表明,其晶粒尺寸小于50 nm.在模拟电路上研究了其真空电弧稳定性和截流值,纳米晶CuCr合金的真空电弧稳定性好于常规CuCr合金,其截流值为常规CuCr合金的17%～35%.     

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。     

CuCr触头材料电弧腐蚀速率的测定

自行设计了电弧腐蚀速率的测量方法，避免了一般电弧腐蚀速率测量中存在的不足，并对真空断路器中常用的CuCr25，CuCr50触头材料以及纯Cu和纯Cr的电弧腐蚀速率进行了测量。研究结果表明，纯Cu，CuCr25，CuCr50和纯Cr的电弧腐蚀速率分别为52．9μg／C，33．2μg／C，31μg／C和25．9μg／C。CuCr25和CuCr50的电弧腐蚀速率相差不大，都较纯Cu有大幅度的降低，而与纯cr的电弧腐蚀速率比较接近。此外，用SEM对4种触头材料经100次燃弧之后的电极表面进行了现测，清楚地反映了经电弧腐蚀之后触角材料的表面特征。     

ThO_2粒子大小对W-ThO_2电极材料电子发射及其阴极斑点特性的影响

用扫描电镜对具有不同大小ThO2粒子的阴极材料击穿后表面上阴极斑点的形貌进行了观察。结果表明,阴极斑点的几何特征和分布完全由ThO2的大小和形貌来决定。随着ThO2尺寸的减小,阴极材料的电子发射能力显著提高。分析认为,阴极斑点的击穿特征是由于微观结构在界面处引起的内电场的特性而产生的。     

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.     

加入Ni—Al,W—Ni,W—Co二元添加剂时的CuCr25合金的组织与性能

研究了真空感应熔炼（VIM）制备CuCr25系触头材料,选择水冷凝固及加入Ni-Al,W-Ni,W-Co二元添加剂得到的触头材料致密度高、氧含量低。讨论了合金元素和微观结构在对物理性能与电击穿性能的影响,结果表明,适当的冷速、合理的添加元素能显著改善材料的显微组织、细化Cr晶粒;W,Co还对Cr相进行了有效的选择强化,合金的耐电压强度明显提高。     

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。     

Preparation of CuCr25 alloys through vacuum arc-smelting and their properties

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｕＣｒａｌｌｏｙｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｖａｃｕｕｍｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒｓａｎｄａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｈｉｇｈｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓ[1].Ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ ,ｔｈｅｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇＣｕＣｒａｌｌｏｙｓｉｎｃｌｕｄｅ…