两种CuCr(75/25)触头材料的力学性能和断裂特性对触头电接触性能的影响

使用标准的拉伸试验与冲击试验测量了两种真空开关管用CuCr(75/25)触头材料的力学性能,并用光学显微镜和配有X射线能谱仪的扫描电子显微镜分析了两种触头材料的断裂特性。结果表明,真空熔铸Cu_25Cr合金触头材料的抗拉强度、塑性、冲击强度都明显高于混粉压制烧结的CuCr25粉末冶金触头材料。两种触头材料的断口金相显示了不同的断裂机理,即Cu_25Cr合金材料是以典型的韧窝状断裂为主,而CuCr25粉末冶金触头材料则以Cr颗粒本身的解理断裂和Cr颗粒与Cu基体间的界面断裂为主。同时,讨论了强度、塑性以及Cu/Cr两相的界面结合强度对触头材料接触性能的影响,这些结果将有助于进一步理解为什么Cu_Cr合金触头材料在中国已经成为广泛接受和采用的并将成为全世界范围内中压真空断路器的真空开关管首选的触头材料。     

CuCr触头材料在真空中的焊接倾向

将熔铸的Cu-30Cr、Cu-30CrZr、Cu-30CrTe和Cu-30CrZrTe合金以及混粉压制烧结的CuCr25粉末冶金触头材料等五种材料制成的试样,在Gleeble3500热模拟试验机上进行真空扩散焊接试验,随后在热模拟试验机上将试样在室温拉断,测量不同触头材料的焊接结合力和强度;使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察焊接试样在室温拉断后的断口表面及纵向焊接界面附近焊接区域的显微组织。结果表明,五种触头材料的焊接结合力和强度从高到低依次为Cu-30CrZr、Cu-30Cr、Cu-30CrZrTe、CuCr25、Cu-30CrTe;这些材料的断口金相显示出不同的断裂机理。据此分析在相同的焊接工艺条件下,影响CuCr触头材料焊接结合力及焊接性的主要因素,并从材料学的角度探讨进一步提高现有CuCr触头材料抗熔焊性能的途径。     

微量Te对Cu-30CrTe合金触头材料抗焊接性的影响

使用光学显微镜和扫描电镜（sEM）观察熔铸Cu-30crTe、Cu-30Cr烧结粉末冶CuCr25等三种触头材料经真空扩散焊后的室温拉伸断口及焊接结合区纵断面的显微组织。三种触头材料具有不同的断裂特征,熔铸Cu-30crTe材料焊接结合面的显微组织明显不同于烧结cuCr25;同时参考X射线光电子能谱（XPS）表面分析结果,对添加微量Te改进触头材料抗焊接性的机理和评判原则进行了讨论。     

热等静压固相烧结CuCr合金的组织与性能研究

采用热等静压固相烧结制备了CuCr(29)Zr(1)和CuCr(28)Zr(1)TiC(1)合金,并对合金的致密度、显微组织、维氏硬度、导电率和力学性能进行了研究。结果表明:热等静压制备的CuCr触头材料组织均匀致密,近等轴状的Cr颗粒均匀分布在Cu基体中;添加TiC明显提高了合金的力学性能,而导电率变化很小。CuCr(29)Zr(1)和CuCr(28)Zr(1)TiC(1)合金的致密度分别为99.3%和99.5%,导电率为39.78%IACS和34.78%IACS,抗拉强度为357.0 MPa和374.3 MPa。材料的断裂机理为Cu基体的韧性断裂,Cr颗粒的解理断裂以及Cu与Cr的界面断裂。     

CuCr50 Te/Cu双层触头材料烧结变形的研究

本文通过对不同相对密度下Cu及CuCr50Te粉末压制材料在1050℃烧结时收缩率的测定，分析了CuCr50Te/Cu双层触头材料产生烧结变形的原因。通过选择适当的压制压力，减少Cu层与CuCr50Te层材料之间的烧结收缩率差别，解决了烧结变形的问题。同时还提出了粉末压烧材料的相对密度与收缩率的经验关系方程，并根据实验结果进行了验证。     

CuCr50Te/Cu双层触头材料烧结变形的研究

本文通过对不同相对密度下Cu及CuCr50Te粉末压制材料在1050℃烧结时收缩率的测定,分析了CuCr50Te/Cu双层触头材料产生烧结变形的原因。通过选择适当的压制压力,减少Cu层与CuCr50Te层材料之间的烧结收缩率差别,解决了烧结变形问题。同时还提出了粉末压烧材料的相对密度与收缩率的经验关系方程,并根据实验结果进行了验证。     

真空灭弧室触头材料的多孔骨架烧结工艺分析

本文主要分析和探讨了用浸渍法制造真空灭弧室触头材料的多孔骨架烧结工艺。文中首先阐述了多孔骨架烧结过程的特点,其次论述了多孔骨架烧结的方法和工艺,最后介绍了几种典型金属的多孔骨架烧结,并例举目前常用的CuCr触头材料从Cr粉颗粒烧结多孔骨架直至CuCr合金触头材料的制成过程。     

显微组织对CuCr真空触头材料耐电压强度的影响

研究了CuCr真空触头材料的显微组织对其耐电压强度的影响。研究表明,电击穿首先在耐电压强度低的相上发生,对于Cu50Cr50合金,首次击穿相为Cr相,而对于CuCr50Sel合金,首次击穿相为Cu2Se相。由于电压老炼的结果,随着电击穿的发生,击穿相的耐电压强度升高。电击穿使阴极表面变得粗糙,但造成表面熔化层显微组织细化和成分均匀化。本文的研究认为,电压老炼造成触头表面显微组织更为细化和成分均匀化,从而提高耐电压强度。     

粉末预氧化法AgSnO_2In_2O_3电接触材料的制备及性能研究

采用水雾化法制备含Ni、Cu、Bi、Te等多元素掺杂的Ag Sn In合金粉末,将合金粉末在一定条件下内氧化,经过破碎、过筛得到多氧化物掺杂Ag Sn O2In2O3粉末。粉末经冷等静压、烧结、挤压、拉拔、打制等工艺后制成铆钉型触头,与合金内氧化法(AOM)制备的同等Ag、Sn、In含量的材料进行力学物理性能和电性能比较。结果表明:多元素掺杂粉末内氧化法(POM)制备的Ag Sn O2In2O3电接触材料的硬度、抗拉强度、抗电弧侵蚀和抗材料转移性能明显优于AOM制备的Ag Sn O2In2O3电接触材料。     

细晶—超细晶CuCr触头材料的研究进展

介绍了目前对细晶—超细晶CuCr触头材料的研究进展。CuCr材料组织细化后,特别是Cr相细化可以解决触头材料耐电压与截流等性能间此消彼长的矛盾。为了得到细晶、超细晶CuCr合金人们已采取了多种制备工艺。细晶、超细晶CuCr触头的发展将能满足真空断路器向高电压、大容量、小型化发展的需要。     

纳米CuCr50触头材料电弧侵蚀特性

近年来,纳米CuCr触头材料在截流水平、耐压能力等方面的表现优于微晶CuCr触头材料。笔者利用真空触点模拟装置和基于虚拟仪器的电器电寿命测试系统,研究了直流低电压、小电流下的纳米CuCr50触头材料的电弧侵蚀量与分断燃弧时间和触头表面形貌之间的关系,同时采用两种微晶CuCr50触头材料作为对比。利用电光分析天平纳米CuCr50触头材料的侵蚀量,利用电子扫描显微镜测量触头表面形貌。结果表明:纳米CuCr50触头材料的平均分断燃弧时间和侵蚀量均高于两种微晶CuCr50触头材料。纳米CuCr50触头表面Cr颗粒细化及均匀分布,有利于分散电弧。纳米CuCr50阴极触头表面电弧烧蚀比较均匀,而两种微晶CuCr50触头阴极表面电弧局部烧蚀严重,出现明显的凹坑侵蚀。     

CuCr真空触头材料电特性的改善

对深冷处理引起的铜铬真空触头材料的组织变化进行了研究。深冷处理使铜铬触头材料组织细化,尤其是合金材料中铬相细化明显,结晶的合金组织有助于改善铜铬触头材料的电性能。     

时效处理对挤压CuCr25合金显微硬度及电导率的影响

为了进一步提高CuCr合金的使用性能,笔者研究了挤压变形CuCr25合金的显微组织变化以及不同的时效温度和时效时间条件下CuCr25合金显微硬度和电导率的变化规律。结果表明:挤压变形后合金的显微组织均匀,晶粒大大细化;CuCr25合金挤压后经过950℃×1h固溶,在450℃时效2h可获得较好的综合性能,显微硬度可达到156HV,较铸态提高了68%,电导率可达24mS/m,较铸态提高了14%。     

Cu20Cr5Ta真空开关触头材料特性的对比研究

铜铬广泛用于真空开关，作为真空断路器的触头材料。为了提高铜铬触头材料的分断能力，在其中添加了高熔点金属钽。研究了Cu20Cr5Ta触头材料的截流水平及分断能力，并与常用的Cu50Cr,Cu25Cr进行了对比，发现在触头尺寸相同，采取同样触头结构的情况下，Cu20Cr5Ta的电流极限分断能力比Cu50Cr,Cu25Cr强，而且Cu20Cr5Ta具有更低的截液水平，因此Cu20Cr5Ta是一种适用于真空开关的优良的触头材料。     

真空感应熔炼法制备CuCr25合金

本文采用真空感应熔炼法制备CuCr2 5W1Ni2合金 ,研究了不同成分 (2 5 %Cu及 75 %Cu)和Cr晶粒尺寸对物理性能和击穿电压的影响 ,讨论了合金元素和微观结构对CuCr2 5W1Ni2合金电击穿性能的影响。研究结果表明 ,W粉能够显著细化Cr相 ,同时对Cr相进行了强化 ;在电击穿后 ,熔层中极细的W粉能起到非自发形核核心的作用 ,CuCr2 5W1Ni2的熔层表面更加扁平 ;另一方面 ,Ni能够促进Cu、Cr的互溶 ,使合金整体得以强化。这两种元素均能显著提高合金的耐电压强度。     

纳米触头材料电性能研究进展

分析了纳米材料与常规材料在热学性能和机械性能上的差异,综述了纳米触头材料在截流水平、抗电弧侵蚀和耐压能力等电性能研究上取得的进展,并对已有研究成果进行了概括和总结。结果表明:相对于同种配比的常规触头材料,纳米CuCr和AgFe触头材料的截流水平低于常规触头材料;纳米CuCr和AgFe的直流电弧稳定性高于常规触头材料,直流电弧寿命大于常规触头材料;纳米CuCr触头材料的耐压能力高于常规触头材料;纳米AgSnO2和AgNi触头材料的抗电弧侵蚀性能优于常规触头材料。因此,在今后对纳米触头材料的研究和开发过程中,加强纳米触头材料制备工艺研究和纳米触头材料的理论研究,有利于提高纳米触头材料电性能。     

杯状纵磁真空灭弧室磁场特性分析

用三维有限元法研究了7个设计参数对杯状纵磁触头的纵向磁感应强度、纵向磁场滞后时间、杯中和触头片中电流密度最大值以及导体电阻值的影响。研究表明:譹增加触头直径或开距会减弱纵向磁感应强度,增加杯指旋转角或杯指数目可使其增强,而杯指和水平面夹角、触头片上开槽数及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大。譺设计参数在较大范围内变化时,纵向磁场滞后时间的变化很小。譻增加触头直径或触头片开槽数、减小杯指旋转角、合理选择杯指与水平面夹角和杯指数目或采用CuCr50触头材料可减少杯中或触头片中的电流集中。譼增加触头直径或杯指与水平面夹角,或减小杯指旋转角和杯指数目、减小触头片开槽数及采用CuCr25触头材料可减小导体电阻。