Te含量对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料组织及电接触性能的影响

采用合金内氧化法制备了不同Te含量的Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和光学显微镜(OM)分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)微观组织,利用JF04C触点测试系统测试了铆钉型触点的电接触性能,分析了Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)电接触材料的转移损耗情况,并利用扫描电镜(SEM)对电接触材料动静触点电弧侵蚀形貌进行了分析,分析Te的添加对材料性能和燃弧机制的影响。结果表明:Te的添加有助于细化晶粒,并且随着Te含量增加,Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料形成了波浪状组织,Te的加入未对Ag、SnO_(2)和In_(2)O_(3)的存在形式造成影响,材料的相组成包括Ag、SnO_(2)、In_(2)O_(3)、TeO_(2)和单质Te。随着Te含量增加,材料的接触电阻呈现先上升后下降再上升的趋势,当Te的添加量为0.75%时,接触电阻最低且最稳定,熔焊力平均值为26.6 cN,低于常规模拟继电器30.6 cN的分断力。Te的添加改变了材料转移模式,减少了电弧侵蚀表面喷溅状侵蚀形貌的出现,当Te的添加量为0.75%时,电弧侵蚀表面产生的“猪网油”状的网状结构和“桑葚”状结构,对Ag/SnO_(2)In_(2)O_(3)材料在持续高频直流场合抗材料定向转移及抗熔焊性能方面改善显著,过量添加则会恶化触点性能。

金属触头电接触性能研究进展

日常生活中,所有的电力传输和分配、大部分控制系统和大多数信息交换,都依赖于通过电接触实现电流传输。触头承担这种接通、承载和分断电流的作用,其电接触性能影响甚至决定着整个电路系统的质量、性能、使用寿命与技术水平。触头一旦失效将导致严重的后果,小到家电开关如电灯无法点亮,大到电力系统无法正常供电,使一个大都市的交通、生活等瘫痪。基于电接触性能的重要性,自20世纪50年代电接触形成一门独立的学科以来,该领域一直是相关学者研究的重点。电接触的产生、持续和消除是一个复杂的物理、化学过程,是力、热、电、磁及材料冶金效应互相作用的结果,其复杂性使得人们对很多电接触现象、过程的本质和作用机理认识不够深入和透彻,需要进一步的研究探索。同时,随着时代发展和科技进步,不断涌现的新材料(例如针对碳纳米管和石墨烯材料接触电阻的研究)、新的使用要求(例如在特高压输电领域进一步提高动态接触电阻测量模型的精度和有效性)以及新的服役条件和应用环境(例如针对我国高速铁路轮轨的接触电阻研究),对电接触性能的研究提出了新的挑战,促使相关研究亟需在深度上进一步深化,同时在广度上进一步拓展。近年来,电接触性能在不同方面都取得了不少研究进展。在接触电阻方面,引入了一些新的计算方法,使数学模型得到不断的改进和优化。在中高压电领域,学者不断改进高压断路器动态接触电阻的测量方法和计算模型,获得了更为精准的动态接触电阻,对各种影响因素的研究也更加深入,利用动态接触电阻对设备状态的评估和预测进行了初步的探索。材料转移方面,伴随微机电系统的发展,在微观及更小尺度上,研究者利用一些异于传统的新方法、新设备和新模型,发现了与宏观尺度不同的材料转移机理。低压电器领域以替代“万能触头”银氧化隔为目标,高压和真空电器领域以提高Cu基电接触材料性能为目标,学者们主要通过合金化和复合化研发了众多新材料,电侵蚀性能的研究主要围绕这些新材料展开。研究发现,不论对银基还是铜基电接触材料,新型可加工陶瓷材料MAX相是一种改善电弧侵蚀的潜在增强相。此外,增强相颗粒尺寸减小可以提升抗电侵蚀性能。本文对近年来金属触头电接触性能的研究进展进行了归纳总结,分别从普遍关注的接触电阻、材料转移、电侵蚀性能三个方面阐述了国内外对触头电接触性能的研究现状,最后,对电接触性能未来的研究趋势和热点进行了展望。

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。

Pt-Ir-M(Y,Zr,Mo)系相结构形成热力学的计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了Pt-Ir-M(M=Mo,Y,Zr)合金中可能存在的各种合金相,讨论其合金相的稳定性。结果表明,在同等添加量下,Mo元素的相结构最为稳定。Pt-Ir-Mo系合金中,反应最容易发生的且生成的合金相也最为稳定的是IrMo3,Pt-Ir-Y系和Pt-Ir-Zr系合金中,则分别是Ir2Y和Ir3Zr合金相最为稳定。

基于FEA的蜂窝铝芯平压分析

利用非线性有限元分析软件MSC.Marc对蜂窝铝芯平压过程进行了模拟计算,得到了应力分布图和应力沿路径分布曲线,结合图形和曲线分析了蜂窝铝芯的应力分布规律和变形特点。结果表明,平压过程中应力集中出现在交棱处,在外力作用下这些位置最容易发生失稳,而面板中间的应力值始终相对交棱处应力值较小;由于交棱和壁板中部受到的约束不同,最大应力分布区域与变形最大区域不一致。

Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)合金相结构稳定性的模拟计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)合金中可能存在的各种合金相的结合能与生成焓,讨论了合金相的稳定性。结果表明,Au-Pd-M固溶体中,添加质量比为1%的Mo元素形成的固溶体,其结合能与生成焓是Au-Pd-M(M=Mo,Y,Zr)系固溶体中最低的。Au-Pd-Y系合金中最为稳定的中间相是YPd3。Au-Pd-Zr系合金中,形成PdZr2的反应最容易发生,生成的合金相也是最为稳定的,其次是AuZr3。

银氧化锡电接触材料直流材料转移和电弧侵蚀形貌研究

运用触点材料测试系统进行了AgSnO2电接触材料在低压直流条件下的电接触实验，研究了材料转移情况，分析了电弧侵蚀形貌和成分变化。结果表明：AgSnO2（12）的转移方向为阴极向阳极转移，阴、阳极材料转移速率均为初期较快后逐渐减缓。阴、阳极表面可按电弧侵蚀形貌分成对应的三个圆环状区域：中心A区—电弧作用域，B区—电弧影响区，最外层区—电弧无明显影响区。阴极电弧作用区微观形貌主要为海绵状基体上分布着大小不一的孔洞，Sn 和 O 元素多偏聚在孔洞区域；阳极侵蚀区主要为熔融流动铺层或喷溅状态。

基于有限元的钎焊铝蜂窝芯平压变形过程分析

利用MSC.Marc建立了钎焊铝蜂窝芯的有限元模型并对其进行平压屈曲分析,得到蜂窝芯平压变形过程模式,并通过和已有实验结果的比较,讨论了有限元模型的合理性和可行性.

银基电接触材料的研究现状及发展趋势

从电接触材料的电学、力学和加工性能等要求出发,介绍了银基电接触材料的种类、特点、性能及研究进展。分析比较了常用银基合金(Ag-Ni系、Ag-W系和Ag-RE系)和银基氧化物(Ag-ZnO、Ag-CuO和Ag-SnO2)电接触材料的制备方法及优缺点。发展无公害环保型并能广泛适用的新型节银电接触材料,已成为目前银基电接触材料研究、应用的重点。

贵金属键合丝材料的研究进展

贵金属键合丝是半导体封装的关键材料之一,详细综述了键合金丝、键合金银丝、键合银丝和镀钯键合铜丝的合金成分设计,制备工艺和发展现状,并展望了其未来发展前景。

贵金属基电接触材料的研究进展

介绍了贵金属基电接触材料的种类、特点及应用范围,分析了国内外贵金属基电接触材料的使用条件及各种制备技术的优缺点。重点介绍了发展前景较好的4个系列银基电接触材料的各项性能指标、工作原理及应用方向,最后道出了电接触材料先进制备技术的研发方向,并指出了贵金属基电接触材料具有向多元化发展的趋势。

AgSnO_2电接触材料的研究进展

作为AgCdO材料的替代物,AgSnO_2材料是近年发展很快的一种新型无毒电接触材料。简要分析了内氧化法与粉末冶金法制备AgSnO_2电接触材料的优缺点。通过对当前国内外电接触材料行业状况的对比分析,讨论了AgSnO_2电接触材料的品种、物理性能及相关制备工艺。

分子动力学模拟用贵金属势函数的应用与发展

势函数是用来描述介观层次系统中分子或原子间相互作用的一种数学模型,是在介观层次上进行材料显微结构分子动力学模拟的关键。针对贵金属及其合金总结了分子动力学模拟研究中常用势函数的类型、数学形式和基本参数,介绍了各种势函数在实际研究中的具体应用情况,分析讨论了贵金属势函数的构建和应用中急需解决的问题、以及势函数研究的发展趋势。

钎焊蜂窝铝板侧压变形模式分析研究

研究了钎焊蜂窝铝板侧压试验以及侧压变形模式,结果表明,钎焊蜂窝铝板的纵向侧压强度高于横向侧压强度;钎焊铝蜂窝板纵向和横向侧压变形均经历弹性变形、塑性变形和整体失稳3个阶段;在塑性变形阶段,纵向侧压时与双层壁板相焊合的面板区域轴向内凹,发生蜂格内酒窝型屈曲,横向侧压时与单层壁板相焊合的面板区域轴向外凸,发生蜂窝芯子剪切皱折失稳,纵、横向变形模式与内部蜂窝芯排列方式相关。

Ti3AC2相(A=Si，Sn，Al，Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似研究了Ti_3AC_2相(A=Si,Sn,Al,Ge)的相结构、能量、电子结构和弹性性质.首先对六方晶相结构的Ti_3AC_2(A=Si,Sn,Al,Ge)四个相进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度和电荷密度分布以及弹性性质进行研究,并计算各相的内聚能与形成能.计算结果表明:Ti_3GeC_2较其他三相稳定,Ti_3AlC_2的形成能最低,说明Ti_3AlC_2较Ti_3SiC_2,Ti_3SnC_2和Ti_3GeC_2更易生成;Ti_3AC_2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相在费米能级处的电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时各相的导电性为各向异性.Ti_3AC_2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相的导电性主要由Ti的3d电子决定,A(A=Si,Sn,Al,Ge)的p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d,A的P和C的2P态电子的P-d电子轨道杂化,而P-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构;对Ti_3AC_2相(A=Si,Sn,Al,Ge)弹性性质的研究表明Ti_3AlC_2的原子间结合力较弱,而Ti_3GeC_2的原子间结合力相对较强,材料的强度较大.

放电等离子烧结技术进展

放电等离子烧结(SPS)是具有升温速度快、烧结时间短、所制得的材料致密度高、外加压力和烧结气氛可控等特点的一种材料制备的新技术。综述了SPS技术在国内外的发展状况,介绍SPS技术的基本原理与装置,探讨了SPS技术在贵金属领域的应用和存在的问题。

新型银稀土电接触材料的研究及应用

银基电接触材料具有优异的导电性和导热性,接触电阻低而稳定,加工性能优良,耐电弧熔焊和烧蚀,是低压电器、汽车电器和家用电器中广泛使用的电工材料。在银及银合金材料中添加稀土元素,可以抑制材料的自然时效和软化过程,提高材料的抗熔焊性、耐电弧烧蚀性、抗氧化能力以及力学性能,并且能够防止显微组织的长大,克服金属的迁移。阐述了稀土元素在银基电接触材料中的工作机制,以及银稀土新材料的应用情况。

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响（英文）

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5%IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。

新型Ag-CNTs电接触材料的制备及其性能

采用化学沉积包覆和粉末冶金法,研制一种新型的Ag-CNTs电接触材料.利用电子万能试验机、触点材料测试系统、扫描电镜等分析手段,分析材料的微观组织和性能.结果表明:新材料具有优异的烧结致密度、电性能和加工性能,热挤压后密度可达理论密度的99.6%、电阻率仅为1.91μΩ·cm,优于相同工艺制备的Ag-Ni、Ag-Sn O2传统电接触材料.电弧侵蚀对比试验表明,同等条件下新材料电弧侵蚀量最小,且电寿命为上述2种传统材料的2倍.该材料有望成为一种可替代Ag-Ni、Ag-Sn O2的新型电接触材料.

金属凝固微观组织数值模拟研究现状

通过对凝固微观组织的模拟,能很好地预测材料的性能,对实际应用具有重要意义。对微观组织模拟中的3个主要模型(确定性模型、随机性模型和相场模型)及它们的应用现状进行了阐述,并分析了它们的优缺点。随着计算机技术的发展,新的计算模型的出现将使金属凝固微观组织的数值模拟向着高精度、高效率和高速度的方向发展。