Ag-CuO触点材料侵蚀过程的演化动力学及力学性能

基于Ag-45CuO(骨架Ag-CuO)和Ag-20CuO(岛状Ag-CuO)触点材料的微观结构特征,利用物相识别结合显微结构分析重建了Ag-CuO材料的三维尺度模型,采用计算流体动力学(CFD)方法模拟了侵蚀作用下CuO微观结构的动态演变和重构过程。实验和模拟结果表明,反复的热冲击导致岛状Ag-CuO熔池表面形成火山口状凹坑,而骨架Ag-CuO熔池表面较为光滑。这是由于骨架Ag-CuO触点局部间隙作为CuO骨架重构的驱动力,可使重构后的CuO呈现出更明显的各向异性,从而有效束缚熔池中Ag的蒸发与偏析;而岛状Ag-CuO触点开断过程并未发生明显的CuO重构现象,其基体内岛状CuO结构易使触点在反复侵蚀作用下失效。随后,利用视觉识别技术结合有限元法,逆向重建了骨架Ag-CuO和岛状Ag-CuO触点表层局部的三维模型,进一步研究了CuO微观结构对触点表层力学性能的影响。结果表明,相比于岛状CuO结构,骨架CuO结构的相界面处不易产生应力和应变集中,该结构可有效分散熔池表面局部冲击力,显著提高触点的抗侵蚀性能。

Ag/LaNi_(x)Co_(1-x)O_(3)触点材料的制备及电接触性能研究

本文运用溶胶-凝胶燃烧法合成了双钙钛矿型LaNi_(x)Co_(1-x)O_(3)(LNCO)纳米材料,利用粉末冶金和热挤压技术制备了相应的Ag/LNCO触点材料及元件样品。重点考察了不同Ni、Co含量对Ag/LNCO触点材料微观结构、物相组成、物理性能、力学性能及电寿命服役能力的影响,对其电弧侵蚀失效行为进行了研究,并与SnO2粉体增强Ag基触点材料进行对比。结果表明:溶胶凝胶法合成的LNCO纳米颗粒粒径为20-30 nm,经粉末冶金工艺制备的Ag/LaNi_(0.5)Co_(0.5)O_(3)触点材料电学性能和电寿命都优于Ag/SnO_(2)触点材料,其电阻率低至2.10μΩ∙cm,电寿命性能达到51287次。表明Ag/LaNi_(0.5)Co_(0.5)O_(3)触点材料性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料。

电触点材料接触电阻高精密测量技术

电触点材料是影响电气与电子工程中电接触可靠性的关键。本文综合应用了激励电流断续斩波技术、低噪低漂移弱信号调理技术和滑动窗口平均滤波技术,设计并实现了接触电阻的高精密测量,进而应用0.01级标准电阻和M22等级标准砝码完成了测量系统的误差分析。最后以典型平面AgCdO复合触点材料完成了不同激励电流条件下接触电阻与接触压力间滞回特性的测试与分析,实验结果确定了接触压力和激励电流对接触电阻的影响规律。

电连接器镀金铜触点材料微动磨损特性的实验研究

铜镀金触点材料广泛用于航天电连接器接触对中,高频振动引起的触点材料间微动磨损特性对于电连接器的可靠性有十分重要的影响。本文基于电动振动台设计了微动磨损测试系统并提出了相关失效分析方法,实验研究了不同微动幅值条件下全周期过程中触点接触电阻、切向力及触点表面形貌的特点,并确定了微动磨损的失效模式及失效机理。所得的结论对于电连接器触点材料的优选与接触对的合理设计具有一定的实用价值。

银/稀土氧化物触点材料的制备

为了开发替代AgCdO的新型触点材料,本研究采用粉末冶金法制备了Ag/REO复合材料。利用球磨机干磨混合10h,然后冷等静压(压力200MPa,保压时间30min),在RX6-15加热炉中加热到800℃,利用TXJ-650挤压机热挤压,最后在800℃进行锻造,并对不同工艺后材料的组织和性能进行了研究。结果表明,此种方法生产的材料具有较高的致密度,相对密度达到95%以上,且保证了La2O3均匀的弥散分布在Ag基体中。该材料还具有优良的力学和电学性能,硬度为29HB,电导率达到了61×104s/m,接近纯银的导电性,可满足触点材料的要求,是有希望替代AgCdO的新型触点材料。该研究为Ag/REO触点材料的规模化生产提供了新的途径。

滑板材料受流摩擦时接触点瞬态温升对磨损性能的影响

采用有限元法对不同滑板材料 (包括纯碳材料、浸金属碳材料以及铜基粉末冶金材料 )在滑动受流时由摩擦力和接触电阻引起的接触点瞬态温升进行了分析计算 ,同时根据滑板材料的热失重 ( TGA)和差热分析( DTA)试验结果 ,分析了各种滑板材料在受流摩擦时的磨损行为。研究表明 ,在试验参数为压力 70 N、电流 2 0 0A以及滑动速度 80 km· h- 1 的条件下 ,电流是引起碳系滑板材料接触点温升的主要因素 ,并造成纯碳滑板接触区亚表层的高温氧化现象 ,浸金属碳滑板由于材料致密氧化速度较慢 ,同时强度相对也高 ,因而具有良好的耐受流磨损性能 ;而铜基粉末冶金滑板材料受流摩擦时的接触点温升低于其氧化温度 ,所以引起其高受流磨损量的主要因素不是接触点温升 。

AgSnO_2电触点材料制备方法进展

综合评价了 AgSnO_2电触点材料的制备方法,对比分析了粉末冶金法、合金内氧化法、预氧化合金粉末法和反应合成法等几种制备方法的优缺点,简要介绍了 AgSnO_2电触点材料的应用进展及国内外差距,并展望了AgSnO_2电触点材料的发展趋势。

粉末冶金技术在银基触点材料中的应用

介绍了传统粉末冶金法和制粉、成形、烧结新技术在银基触点材料中的研究应用情况,并对各种工艺的特点做了简单评述。

触点镀金材料的自然腐蚀和电接触特性研究

由于国内环境污染严重，镀金表面经过长期室内自然暴露后生成了大量呈岛状离散分布的腐蚀物。腐蚀物由处于中心的腐蚀核及环绕的腐蚀晕圈组成，腐蚀核下是微孔。在镀金表面的腐蚀物上进行微动试验，发现较薄的腐蚀晕圈同样会造成高且波动的接触电阻，随微动周期增加，腐蚀物被推开后电阻降低。加大接触正压力，初始接触电阻降低，波动减弱，较少微动周期后电阻降为正常值。由于腐蚀晕圈远大于腐蚀核在表面覆盖的面积，因此腐蚀晕圈上的高电阻及其不稳定性造成电接触失效概率大大提高。

烧结温度对SPS制备Ag/La_2O_3触点材料的影响

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ag/La2O3触点材料,研究了烧结温度对其致密度、显微结构及力学性能的影响。结果表明:采用SPS技术制备Ag/La2O3触点材料的工艺中,烧结温度对材料的致密度有着显著的影响,500℃烧结体的致密度最大,达到了97.2%,且试样的抗弯强度最高,约为450MPa;塑性断裂是其主要断裂方式,在不同烧结温度的烧结过程中没有新相出现,La2O3颗粒在银基体中均匀弥散分布。

复挤压对Ag-SnO2触点材料显微组织和性能的影响

测试Ag-SnO2触点材料的加工性能和力学性能,借助扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和透射电镜(TEM)研究Ag-SnO2触点材料经过不同次数挤压后显微组织的变化,观察和分析材料中SnO2颗粒的分布及尺寸变化,得出Ag-SnO2触点材料性能与显微组织之间的关系。累积大塑性变形加工能够对Ag-SnO2触点材料的显微组织起到均匀化和弥散强化作用,从而使Ag-SnO2触点材料的抗拉强度随挤压次数的增加而降低,伸长率随挤压次数的增加而提高。

新型微型继电器用Cu/Pd_(60)复合弹性触点材料

制备了新型微型继电器用Cu/Pd60复合弹性触点材料,研究了材料的组织结构,测试了其电学、力学等性能。实验表明,此Cu/Pd60复合材料作为微型继电器弹性触点材料,具有高弹性模量(128.8GPa)、低电阻率(3.28μΩ·cm)和低接触电阻,装机后其使用寿命≥105次,可在某些使用中取代原用的AgMgNi合金和PdAgCuAuPtZn六元合金,是一种达到国内外同类产品先进指标的新型中功率密封微型继电器弹性触点材料。

新型触点材料接触电阻自动测量系统的研究

接触电阻是表征电触点材料质量与可靠性的重要参数,本研究以可编程逻辑控制器(PLC)和单片机(MCU)为核心对电动滑台三维方向进行精准控制,并采用闭环系统精准控制接触压力,同时通过设计电压、电流信号调理与放大电路实现了接触电阻的自动连续测量。系统位移定位精度0.1μm,压力控制精度50 mg,接触电阻分辨率0.1 mΩ。最后应用测量系统完成了典型铆钉触点材料不同电流条件下接触电阻与接触压力间滞回特性的测量与分析。

CuNi电触点材料的直流电弧侵蚀研究

研究了CuNi电触点材料在直流阻性负载条件下的电弧侵蚀特性、材料转移以及接触电阻。结果表明,CuNi电触点材料在电流I<14A时,材料由阴极向阳极转移;电流I≥14A时,材料由阳极向阴极转移。触点电弧侵蚀后的表面形貌发生明显变化,接触电阻值有不同程度的波动。

触点材料直流电弧静态伏安特性试验研究

直流电弧静态伏安特性是电器电弧理论的基础,是理解电弧发生、发展至熄灭的重要手段。本文借助电弧发生装置绘制出不同触点材料(W、Cu、AgNi合金)的直流电弧静态伏安特性曲线,确定触点材料的最小燃弧电压值和最小燃弧电流值,进而建立了等效电弧模型,并确定了其应用范围。所得结论对于电弧特性的研究具有积极意义,同时对于电器熄弧过程的电路分析具有一定参考价值。

AgMeO触点材料成分与组织的优化设计理论

全面介绍了燃弧电接触的失效模式及机理,详细分析了触点对电弧热力作用的响应机制,提出了影响AgMeO触点材料电气使用性能的成分、组织结构因素及其机理,根据影响触点材料电气使用性能的可表征的材料理化性能、成分、组织因素,建立了AgMeO触点材料成分与组织的优化设计原则。提出了AgMeO触点材料标准的修改建议。

电源电压和触点材料对继电器分断时间的影响

为研究电源电压及不同触点材料对继电器分断时间的影响,利用商用继电器和触点模拟实验装置进行了电接触实验。针对触点分断过程中的弹跳现象,在触点分断时定义了几种时间参数,统计分析了它们随电压升高后的变化规律。结果表明,随着电源电压的提高,继电器分断时间显著增长,分断弹跳主要发生在触点分离初期的微间隙,对分断时间影响很小。在本试验条件下,触点材料AgNi10、Ag和AgSnO2的分断时间差别很小。

常用触点材料表面腐蚀物微动电特性研究

针对常用连接器触点材料(镀金、镀镍、镀锡),研究工业环境对其表面的腐蚀性及对触点微动电特性的影响。经过长期室内自然暴露后,镀金、镀镍、镀锡表面生成了离散的呈岛状分布的腐蚀产物。在腐蚀产物上进行了微动实验,发现在自然腐蚀产物的表面初始电阻高于通常的失效标准(10 mW),有的甚至达到1 W。当岛状腐蚀产物在微动过程中被逐渐磨掉后,接触电阻也由跳动渐渐降低至有效值。而当磨损碎屑堆积在微动痕迹附近,或接触表面之间嵌入尘土颗粒,或者在接触区内的腐蚀产物经微动后反而被挤压得更致密时,接触电阻会升高,甚至开路,造成电接触失效。腐蚀产物在微动中的去除与腐蚀物形貌及其机械特性直接相关。

AuW(16)电触点材料的试制及AuW(16)中金的回收

制备了微细金粉,通过粉末冶金法将金粉与钨粉试制成两相单体均匀混合的粉末,得到一种耐磨性能较高,耐蚀的AuW(16)电触点材料。利用金与钨的化学性质的差异,将金从金钨合金中分离提纯出来,回收贵金属金,回收率为99.93%。

高性能弹性触点材料Ag-Pd-Cu-Pt-Au合金研制

研究了最新研制的微型继电器用触点材料—Ａｇ其五元合金的热处理、时效及加工工艺。采用该工艺制成的合金具有强度高、耐磨性好、接触电阻低及耐腐蚀性良好等特点，达到美国军标ＭＩＬ３９０１６总规范要求，可替代国内目前使用的Ｐｄ基或Ａｕ基多元合金。