基于二元堆积理论高致密CuW复合材料制备及耐电弧侵蚀性能研究

目的提高CuW复合材料的致密度及耐电弧侵蚀性能。方法基于二元堆积理论设计并制备了双粒径W颗粒混杂CuW75复合材料,通过微观组织表征、硬度测试、导电率测试及密度测试,重点对比研究了单粒径CuW75复合材料和双粒径混杂CuW75复合材料致密性和微观组织的内在关联,并通过电接触实验研究了双粒径混杂CuW75复合材料耐电弧的侵蚀性能。结果双粒径混杂CuW75复合材料微观组织均匀,W相及Cu相网络连通程度高,致密度高达99.79%,较CuW75复合材料国家标准致密度提升了2.9%,硬度较CuW75复合材料国家标准提升了6.7%。电接触实验结果表明,双粒径混杂CuW75复合材料熔焊力波动幅度小,平均熔焊力(35.06cN)较1μm单粒径CuW75复合材料的降低了11%;平均燃弧能量(147.29mJ)及平均燃弧时间(2.53ms)较1μm单粒径CuW75复合材料的分别下降了38%和36%。双粒径混杂CuW75复合材料受电弧侵蚀面积小,侵蚀坑较浅,耐电弧侵蚀性能优异。结论双粒径混杂W颗粒制备CuW复合材料可以明显提升材料的致密度及微观结构连通性。双粒径混杂CuW复合材料可以更好地分散电弧,具有优异的抗熔焊性能及耐电弧侵蚀性能。

CuW及CuWCr触头材料的电解抛光

对 CuW、CuWCr触头材料的电解抛光参数进行了研究。以电解抛光原理为依据，以经验数据为参考,通过对以往的电解抛光装置的改进,确定了对 CuW、CuWCr触头材料电解抛光的最佳参数。结果表明，在实验条件下,CuW、CuWCr触头材料的抛光时间分别为 15～25 s和 20～35 s,电压均为 2.5～4.0 V时可以获得优良的金相观察图。

添加Al_2O_3对CuW70合金阴极斑点运动特性的影响

采用熔渗法制备了不同Al2O3添加量的CuW70合金,研究了Al2O3对CuW70合金组织和真空击穿性能的影响,利用高速摄影观察了CuW70合金表面阴极斑点运动规律。结果表明:未添加Al2O3的CuW70合金烧蚀主要集中在Cu聚集区;在放电过程中,阴极斑点运动表现为原地重复的燃烧,合金表面烧蚀严重。添加Al2O3后,CuW70首击穿相发生转移,集中在Al2O3颗粒上,阴极斑点更为分散,合金主烧蚀区面积明显减少;Al2O3的添加延长了电弧寿命,降低了截流值。

CuWCrCu整体材料的复合电导研究

在物理学的基础上建立了一个CuW假两相合金的电导率模型和一个CuW CrCu整体材料的复合电导率模型 ,并用实验值对其进行了验证和修正。

Fe添加对CuW触头材料组织结构及力学性能影响的研究

在W粉末中添加Fe元素,研究W骨架的烧结特性及CuW合金的力学性能。通过扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪研究了Fe体积分数对CuW合金组织结构的影响,同时通过合金的断口形貌、拉伸及压缩强度评价了CuW合金的综合性能。结果表明,适当的Fe元素添加可以有效地促进Cu/W界面的冶金结合,CuW合金两相分布均匀。过量Fe的添加,金属间化合物Fe7W6在CuW合金界面层迅速增加,CuW合金的中闭孔明显增多,合金的力学性能明显下降。

CuW80铜钨合金疲劳损伤过程的研究

借助扫描电镜研究了CuW80铜钨合金电触头材料在循环载荷作用下微观组织的变化过程,用系统分析的方法定义CuW80铜钨合金疲劳损伤参数,并对其三点弯曲疲劳损伤过程进行了定量跟踪分析。试验结果表明,CuW80铜钨合金疲劳的损伤过程可以分为三个阶段,具有双线性损伤过程的特征,分别对应于疲劳裂纹萌生阶段(EF)和扩展过程(FH)两个线性阶段,且分别占疲劳总寿命的60%和33%;在循环载荷作用下CuW80铜钨合金的疲劳裂纹主要萌生于铜钨合金铜相的晶体内,而非发生于铜、钨界面,并且疲劳裂纹在铜相晶体内不断扩展直至断裂。

热处理工艺对CuW触头材料组织及性能影响的研究

在W骨架中熔渗铬铜合金获得CuW合金,通过后续不同的热处理工艺获得不同元素分布的CuW合金。通过硬度、导电率综合评价制定合适的固溶时效温度。采用扫描电镜研究了不同热处理工艺下Cr元素的分布规律。结果表明,CuW合金的拉伸与压缩强度随着热处理过程逐渐增大。合金的耐电蚀强度中最大的为时效态处理,依次为熔渗态和固溶态CuW。烧蚀后熔渗态合金表面烧蚀形貌严重程度,时效态合金表面喷溅程度最小。

W粉粒度对CuW/Cu整体触头结合强度的影响

用自行设计的试样结构研究了W粉粒度对CuW整体触头结合强度的影响。实验发现:随W粉粒度的降低,CuW整体触头的结合强度增加,其机理可用抑制CuW整体触头界面裂纹扩展的W颗粒数目增多解释。

钨粉粒径对熔渗法制备的CuW触头材料硬度的影响

本文研究了钨粉粒径对熔渗法制备 Cu W触头材料硬度的影响。结果表明 :钨粉粒径过大时 ,会降低 Cu W触头材料的硬度 ;钨粉粒径过细小时 ,易在 Cu W触头材料中产生铜的富集 ;钨粉粒径 5～

机械合金化法制备CuW(85)电接触材料工艺研究

探索了机械合金化制备铜钨复合粉末、冷等静压成型、氢气气氛烧结制备CuW(85)电接触材料的工艺。对所制备的材料进行显微组织观察和性能测试,分析了不同工艺对材料性能的影响。

CuW合金电极窄缝线切割加工工艺规律试验研究

结合数控精密低速走丝线切割NA2400机床的特点,通过控制单因素进行了试验,分析了伺服基准电压(VG)、峰值电流(IP)、电极丝张紧力(WT)及走丝速度(WS)分别对切缝宽度、平均加工速度及表面质量的影响规律,为实际切割相应尺度结构的CuW合金电极提供理论指导。

CuW/CrCu触头材料抗拉强度的研究

重点研究了真空烧结方法制造的CuW/CrCu高压开关弧触头材料的结合强度,并分析了制造方法对CuW/CrCu触头材料结合强度的影响。在万能材料试验机上进行抗拉强度试验,结果显示,真空烧结方法制造CuW/CrCu触头材料的抗拉强度最好,可以达到400MPa以上,能够满足超、特高电压和特大容量高压开关的技术要求。通过对断口的扫描电镜分析,发现真空烧结的触头材料结合面杂质含量。少、无氧化物、孔隙少,这可能是导致真空烧结CuW/CrCu触头材料盼结合强度高的主要原因。

CuW/CrCu自力型整体触头界面还原及结合强度

自力型CuW/CrCu整体弧触头的立式熔接工艺是指在立式气氛可控烧结炉内对CuW触头部分与尾部CrCu熔结的过程,是制造整体触头的关键技术。Cuw/CrCu整体弧触头的立式熔接首先要对CuW合金的界面进行还原处理,以清除在熔接前由于种种原因界面上出现的氧化夹杂等,确保界面的良好结合;尾部CrCu的Cr含量是影响CuW/CrCu界面结合强度的另一重要因素,适当的Cr含量是必须的。

CuW触头材料的制备及失效分析

总结了CuW触头的制备技术;探讨了CuW材料在电触头应用过程中的各种失效形式;提出了改进CuW触头材料性能的方向。

压制过程对CuW电触头性能的影响

本文研究了压制压力、压制速度、保压、压坯密度及分布、压坯强度等对 Cu W触头性能的影响 ,文中也讨论了环形压坯及矩形压坯的密度及分布对 Cu W触头硬度的影响。

CuW合金触头的耐磨性

本文研究了含钨 5 0 wt%、6 0 wt%、70 wt%和 80 wt%的 Cu

热处理对CuW电工合金组织与性能的影响

用烧结熔渗法制备 Cu W电触头材料 ,采用扫描电镜 (SEM)和 X-射线衍射仪 (XRD)分析固溶时效处理前后的组织与性能的变化。结果表明 ,热处理后组织分布更加均匀、致密 ,电导率和硬度也有明显提高。

固液熔接法制备CuW/Al材料的工艺及性能研究

利用固/液熔接的方法制备CuW/Al材料,研究了不同熔接工艺参数(熔接温度、保温时间)下CuW/Al材料的微观组织和界面扩散特征。结果表明,CuW/Al材料扩散溶解层中,形成了Al2Cu和Al5W两种新相,且Al5W优先于Al2Cu生成。Al2Cu和Al5W在不同的溶解层中的形态不同。

CuW80/Cu整体式触头尾部铜强化规律

研究了粉末冶金熔渗烧结法制备的CuW80/Cu整体式触头材料尾部铜经挤压变形后硬度的变化规律,并用三维视频显微镜和透射电镜进行显微组织结构分析。结果表明:尾部铜经挤压变形后,硬度显著提高,增幅约200%,挤压工艺是CuW80/Cu整体式触头材料尾部铜强化处理的有效手段。尾部铜沿横截面从芯部到表面,越接近表面,其硬度值越大;沿纵截面,从CuW80/Cu界面到末端,硬度提高。即使挤压变形很小,尾部铜仍产生了位错缠结,挤压严重部分产生大量位错胞组织。

超高压处理对熔渗态CuW合金电阻率及热扩散系数的影响

在(2~5)GPa压力作用下,对熔渗态Cu W合金进行950℃保温20 min的高温高压处理,探讨了超高压处理对Cu W合金热扩散系数及电阻率的影响。结果表明,2 GPa×950℃的高温高压处理能增大Cu W合金的热扩散系数,降低电阻率;但进一步提高压力至5 GPa,合金的热扩散系数及电阻率变化不大。合金经2 GPa,950℃保温20 min处理后的热扩散系数和电阻率分别为0.518 7 cm^2·s^(-1)和4.532×10^(-8)Ω·m,分别较熔渗态合金热扩散系数和电阻率增大和减小了19.96%和8.96%。