高压断路器用CuW触头材料研究进展

CuW合金已作为触头材料被广泛用作高压SF6断路器和气体绝缘组合电器中,其抗侵蚀性能决定着开关设备的使用寿命。CuW触头材料主要的制备工艺包括熔渗法和粉末烧结法,最新的研究进展发现熔渗CuW合金的关键点在于W骨架的连接强度,而液相烧结CuW合金的关键在于熔融Cu与W颗粒之间的润湿性,明确了两种工艺的研究方向;对基于铝热还原工艺制备CuW合金的研究进行概述,提出思路是进行前驱体的烧结,降低反应物的活化能,从而促进自蔓延反应的进行;同时总结了目前CuW合金的改性研究在于增强相的添加和变形加工,旨在对工业上技术改进提供指导,但如何更好地应用于工业上仍需要一定时间的探索;最后着眼于弧触头的整体研究,明确CuW和CrCu之间的结合强度是弧触头整体材料的关键因素,也对后续整体材料的改进与发展提供新的方向。

热循环对CuW/CuCr界面强度及CuCr合金性能的影响

采用立式烧结熔渗法制备的CuW/Cu0.89wt%Cr整体材料经固溶时效处理后,对其在不同热循环条件下的结合面强度进行了研究。结果表明,在室温～500℃温度范围内,随着热循环次数的增加,整体材料的结合面强度和CrCu端合金显微硬度略有提高。而在室温至600℃热循环温度区间内,结合强度和CuCr合金显微硬度随热循环次数的增加而下降。对不同热循环条件下CuCr端合金组织的研究表明,上限温度为500℃时,晶粒没有发生再结晶现象,析出相面心立方的Cr相非常细小、分散,且与Cu基体保持良好的共格关系;而当热循环上限温度为600℃时,晶粒发生了再结晶长大,析出相明显粗化,此时析出的体心立方的Cr相已与Cu基体失去完全共格关系。

CuW/Cu整体触头气孔缺陷的消除

研制了CuW/Cu整体触头的加工工艺,同时探讨改善熔渗质量、消除熔渗气孔的方法,并对采用不同工艺制造CuW/Cu整体触头在性能和显微组织上作了对比分析。结果表明:采用氢气保护熔渗,并真空除气工艺研制的CuW/Cu整体触头密度达到理论密度的99％～100％,硬度、电阻率达到和超过国外相关标准规定的技术指标。在空气断路器、SF_6断路器上得到使用,能满足使用要求。

铜钨/铬青铜整体触头的真空烧结熔渗

采用真空烧结熔渗方法制备了CuW80/CuCr0.5自力型整体触头,测试了CuW合金的理化性能以及CuW/CuCr结合面的抗拉强度,对比了不同工艺制备的CuW80/CuCr0.5触头抗拉强度值。结果表明,真空烧结CuW80/CuCr0.5触头中的CuW80合金具有良好的性能,其致密度可达98.9%以上,CuW/CuCr结合面的抗拉强度最高,可以达到395 MPa以上,能够满足高压及超高压开关的技术要求。真空烧结的CuW80/CuCr0.5触头组织均匀、致密,结合面洁净,无气孔、杂质,Cu相之间连通并均匀的包覆在W颗粒周围,这是导致其结合强度高的主要原因。

铜基电触头材料的研究现状与发展趋势

电触头是断路器、继电器、接触器、隔离开关等开关元件中负责接通、分断电路的部件,电触头材料需要有良好的导电导热性、耐机械磨损性、抗电弧腐蚀性、抗熔焊性等综合性能。目前广泛使用的电触头的材料主要有Ag基材料、Cu基材料,Cu基材料因其成本优势,是未来的发展趋势。主要从Cu-W系、Cu-Cr系、其他铜基触头三个方面对Cu基触头材料的研究现状和发展趋势进行了讨论,主要论述内容包括材料的基本性能、制备方法、改性技术等。