AgSnO2电接触材料熔桥行为的高速摄像研究

本研究以AgSnO₂电接触材料为研究对象,借助高速摄像技术并与电接触试验机组成电接触-高速摄像试验体系,观测电触头对在不同负载条件下熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量研究,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对熔桥行为后触头表面的微观结构和元素分布进行分析。结果表明,AgSnO₂触头熔桥演化行为可分为接触区域熔化、熔桥稳定存在和熔桥失稳及断开三个阶段,熔桥和电弧现象可以同时存在,并且存在一定的协同和竞争关系,AgSnO₂触头材料的熔桥尺寸为微米级(0.027-0.295 mm),熔桥直径随电流的增大而增大,熔桥长度随电流的增大而减小,熔桥演化行为过程中熔桥形状依次表现为墩粗型、圆柱型和哑铃型,熔桥行为会改变触头的表面形貌和元素分布。     

AgSnO_2电接触材料内氧化热力学与恒温氧化行为（英文）

研究了Ag-Sn合金内氧化热力学与恒温氧化行为。热力学计算结果表明,Ag-Sn合金内氧化在热力学上是可行的,并绘制了合金氧化热力学区位图。经氧化实验获得Ag-Sn合金恒温氧化行为曲线。Ag-Sn合金快速氧化的温度区间为550℃至800℃。随内氧化温度的升高,合金的氧化更为彻底并逐步趋于平稳。实验所得AgSnO2材料中,SnO2颗粒弥散分布于Ag基体中。在内氧化过程中,氧的扩散使合金内部发生氧化,并生成呈网状排布的氧化物。     

纯银触头熔桥行为高速摄像研究

采用自主设计的电接触-高速摄像试验系统,在直流单分断模式下对纯银触头在电接触过程中所发生的熔桥行为进行观测,从而在不同的电流条件下对电接触过程中熔桥的形貌尺寸进行研究,同时通过SEM对电接触熔桥行为作用后纯银触头的表面进行形貌分析。结果表明,在DC 10 V(8~20 A)条件下,纯银触头在电接触过程中形成的熔桥有圆柱型和哑铃型2种形貌,并且其尺寸为微米级;熔桥的直径和长度都随电流的增大而呈现出先减小后增大的趋势,10~15 A范围内纯银触头在电接触过程中不易形成熔桥,电接触过程中电弧可能先于熔桥而产生,并且熔桥和电弧现象可以同时存在。     

Ag-GNPs新型电接触材料的制备及其电接触行为（英文）

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

AgSnO_2电接触材料制造技术的研究进展

AgSnO2电接触材料应用日益广泛,生产技术日渐成熟。经过对比分析AgSnO2粉末制备方法、Ag Sn合金预氧化理论和工艺、AgSnO2材料加工、添加剂应用等,认为合金雾化制粉-预氧化-等静压成型-热挤压-轧制、拉拔是适合AgSnO2电接触材料产业化生产的工艺路线。     

不同SnO_2粒度制备的AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为（英文）

为了阐明SnO_2粒度大小对AgSnO_2触头材料电弧侵蚀行为的影响,采用粉末冶金法制备不同SnO_2粒度的Ag-4%SnO_2(质量分数)触头材料,对触头材料组织进行观察,并对其致密度、硬度和导电率进行测量。对Ag-4%SnO_2触头材料进行电弧侵蚀实验,确定燃弧时间和电弧侵蚀前后的质量变化,并对电弧侵蚀后触头材料表面的形貌和成分进行表征。结果表明:细小的SnO_2颗粒有助于提高Ag-4%SnO_2触头材料的致密度和硬度,但降低了其导电率。随着SnO_2粒度的减小,Ag-4%AgSnO_2触头材料的燃弧时间变短,质量损失降低,电弧侵蚀面积增大,蚀坑变浅且分散。     

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。     

不同方法制备Ag/ZnO电接触材料研究（英文）

制备Ag/ZnO复合粉体作为增强相的4种方法分别为固相法、共沉淀法、银镜反应以及水热反应法。综合对比其相关性能,确立共沉淀方法为制备Ag/ZnO复合粉体的最佳方法。并对Ag同ZnO的复合比例进行研究。结果表明,当ZnO:Ag=1:0.1时,最终制备的粉体具有最优性能。通过机械合金化方法(PM)制备了Ag/ZnO电接触材料。通过XRD,扫描电子显微镜以及其他相关检测手段对2种不同的AgZnO电接触材料的机械以及电学性能进行表征。结果显示ZnO在2种不同的AgZnO电接触材料中,均呈现为ZnO增强相,均匀的分布在Ag基体中。其中采用共沉淀方法制备的AgZnO电接触材料具有较好的静态电学性能。     

Ag-La_2Sn_2O_7/SnO_2电接触材料的抗电弧侵蚀特性研究（英文）

采用化学共沉淀法合成了La_2Sn_2O_7/SnO_2复合粉体,并通过粉末冶金法制备了Ag-La_2Sn_2O_7/SnO_2电接触材料;研究了复合材料的抗电弧侵蚀性能,并对抗电弧侵蚀机理进行了探讨。结果表明:与Ag-SnO_2相比,Ag-La_2Sn_2O_7/SnO_2电接触材料经电弧作用后表面形貌较为平整,表现出较低的熔焊力。这可能是由于在电弧作用下La_2Sn_2O_7的存在有助于提高熔池的粘滞性,同时Ag-La_2Sn_2O_7/SnO_2触点表面分布的"小汗珠"状颗粒物能够起到分散电弧能量的作用,从而可以降低侵蚀区域的温升、减弱表面结构的破坏程度,获得较好的抗熔焊性能。Ag-La_2Sn_2O_7/SnO_2有望作为一种环保型电接触材料得到广泛应用。     

SnO_2含量对AgCuOSnO_2电接触性能的影响（英文）

采用反应合成法制备了不同SnO_2含量的AgCuOSnO_2电接触材料。采用FCQR-7501型涡流电导率仪测量抛光AgCuOSnO_2的电导率。用扫描电镜(SEM)观察和研究了AgCuOSnO_2电接触表面的侵蚀形貌。JF04C直流数字电阻测试仪用于进行10 000点测试。结果表明,AgCuO(10)SnO_2(5)和AgCuO(10)SnO_2(8)电触头材料在U=12 V和I=15 A时的接触电阻小于1.3 mΩ,波动最小;当I=10 A时,AgCuO(10)SnO_2(x)(x=2,5,8)的熔焊力小于8 cN,AgCuO(10)SnO_2(5)电触头的熔焊力较小,当电流增大时熔焊力较为稳定;当AgCuOSnO_2电触头材料发生电弧侵蚀时,材料从阳极向阴极转移。随着SnO_2含量的增加,材料传输过程中的损耗得到抑制和降低。所转移的电触头表面有少量的气孔和微裂纹,表面形貌较为平坦。     

添加Ti元素的纳米Ag/SnO_2电接触材料的制备和研究（英文）

采用液相原位化学法制备了一种超细的纳米级SnO2-TiO2复合粉末。对Ti元素在复合粉体中分布形态及对复合纳米粉体显微组织的影响进行了研究。SEM分析结果表明,SnO2-TiO2复合粉末颗粒细小、均匀,没有明显的团聚。采用粉末冶金法制备了一种新型的Ag/SnO2-TiO2电接触材料,并对该材料的电气性能进行了试验。结果表明,所研制的新材料通过了接通与分断能力试验,具有较好的抗电弧侵蚀性能,并且温升较低。因此,所制备的Ag/SnO2-TiO2电接触材料有可能成为替代Ag/SnO2的新型材料。     

制备工艺对AgSnO_2(12)电接触材料组织与性能的影响

分别采用粉末冶金法和内氧化法制备了AgSnO_2(12)电接触材料,研究了制备工艺对AgSnO_2电接触材料微观组织、物理性能、加工性能和抗电弧侵蚀性能的影响。结果表明,内氧化法制备的AgSnO_2电接触材料组织致密、SnO_2颗粒在Ag基体内分布均匀,其显微硬度(Hv0.2)为109,抗拉强度为254 MPa,断后伸长率为18%。与粉末冶金法相比,内氧化法制得的AgSnO_2电接触材料具有更好的加工性能和抗电弧侵蚀性能。     

掺杂不同粒度添加剂的Ag-SnO_2 触头材料的物理性能和电接触特性（英文）

通过粉末冶金法制备了Ag-SnO_2 触头材料。选择Bi_2O_3、TiO 2和CeO 2为添加剂,每种添加剂选取4种粒度,添加剂的比例通过润湿性试验获得。对掺杂不同种类不同粒度的Ag-SnO_2 触头材料的物理和电接触性能进行了研究。结果表明,3种添加剂(Bi_2O_3、TiO 2和CeO_2 )的粒度对触头材料性能的影响趋势是一致的,随着添加剂粒度的减小,Ag-SnO_2 触头材料的物理和电接触性能都得到了提高,并且添加剂的最佳粒径为200 nm。     

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-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

不同电流下钯触头材料熔桥行为研究

用自制的电接触-高速摄像试验系统观测了钯触头材料在直流单分断模式下的电接触过程中的熔桥行为,用SEM分析触头表面形貌。结果表明,熔桥演化过程可分为熔桥形成、熔桥拉长和熔桥断开3个阶段,历时约2.08 ms;熔桥的形状有哑铃型和圆柱型2种,其尺寸为微米级,并且熔桥断开时具有针尖状的特征;熔桥行为会侵蚀触头表面形成具有熔池和凸丘等特征的表面特征;熔桥的直径和长度随电流的增大均呈现出先增大后减小的趋势,在熔桥形成之前可能有电弧出现,在DC 6 V的分断电压下,钯触头材料的理想工作电流不宜大于14 A。     

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。     

AgWC30电接触材料的电弧行为研究

对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。结果表明,电弧演化阶段经历起弧、稳定燃烧、迅速熄灭3个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有明显的金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。通过扫描电镜对燃弧后触头表面的形貌分析,判断触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘,凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。     

W-30Cu电接触材料直流电接触行为

采用水热-共还原法制备W-30Cu(质量分数,%)纳米复合粉末,并通过冷压制坯、真空烧结和包覆热挤压的工艺制备出纳米W-30Cu电接触材料,经挤压后致密度达到98.82%,硬度和导电率分别为224HB和44%IACS。利用JF04C型电接触试验机对其进行不同操作次数的电接触性能测试实验,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等方法分析电弧侵蚀后触头表面微观形貌和元素分布,探讨材料在直流电弧下的转移机理。结果表明:直流电弧引起阳极材料转移,Cu相向阴极转移并在阴极沉积;材料转移引起富Cu区和富W区的存在,同时产生孔洞、裂纹、珊瑚状结构等多种电弧侵蚀形貌。接触电阻介于0.60~0.73 m?,W-30Cu电接触材料表现出良好的综合电性能。