电连接器微动腐蚀损伤行为与机理研究综述

电连接器在服役期间,其电接触界面很容易受到振动和微位移的影响,并在腐蚀气氛的作用下,产生微动腐蚀损伤.当接触电阻值(Electrical contact resistance,ECR)超过一定阈值时,即判定为接触失效.人们对电接触微动腐蚀问题的认识过程是随着工业社会的发展和研究手段的进步而不断逐步深入的,因此从行为和机理两个方面综述了微动腐蚀研究的发展和现状.为了降低ECR,提高电接触的耐久性,研究人员围绕材料、镀层种类和厚度、接触力、振幅、频率、温度、相对湿度、气体氛围等因素对微动腐蚀的影响做了大量的试验和分析工作,介绍了其中比较活跃的研究团队以及他们的主要工作.分别详细介绍了Antler和Bryant描述的微动腐蚀模型,4种不同微动滑移状态的产生机制和微观形貌分析,进而对ECR产生的影响.由于电连接器受到振动应力、温度应力和电应力的综合作用,在内部接触件上发生电-热-机械多物理场耦合作用,故综述了材料性能与行为、接触条件和环境条件3个方面10个因素的影响作用.还归纳总结了应用于电接触微动腐蚀研究的主要方法,最后从多因素耦合作用、海洋环境影响和射频连接器应用3个角度探讨了未来研究的重点方向.     

圆形电源连接器随机振动分析与结构优化

对电连接器进行模态分析和随机振动分析,运用正交试验的方法,研究接触件不同的结构参数对电连接器固有频率、最大应力和接触件间隙的影响,选出最优的水平组合,并对优化前后电连接器的固有频率、最大应力和接触件间隙值进行比较;最后根据Miner累积损伤理论对电连接器的疲劳寿命进行预测。结果表明:径向加载时的电连接器最大应力值与接触件间隙值比轴向加载时大;冠簧宽度对电连接器一阶固有频率影响最大,冠簧长度对电连接器最大应力影响最大,冠簧厚度对接触件间隙影响最大;通过优化冠簧结构尺寸,可以减小电连接器受振动载荷时的接触件间隙值,最大应力值也会大幅下降,一阶固有频率值有明显上升;优化前后电连接器都未发生疲劳失效,优化后的总体损伤值与优化前相比下降较大,优化后的结构尺寸可以大幅增强电连接器的疲劳寿命。     

电连接器组件典型失效模式特征及原因

电连接器组件的失效概率在电子元器件失效中所占比例较大，其失效会影响整个系统的可靠性。本文总结归纳了电连接器组件的典型失效模式、特征及原因，并提出了预防措施。结果表明:断路主要是由接触体和接触体尾端电缆的断裂所致；短路(击穿)主要是由本该绝缘的2个零件距离过近或导电多余物的进入等所致；电参数漂移主要是由接触体之间、接触体尾端与压接电缆之间接触电阻过大所致。电连接器组件失效的根本原因有材料、设计、工艺、服役等，因此必须统计和分析更多的失效案例，为预防电连接器组件的失效提供数据支撑。     

电连接器4J29合金接触体断裂分析

采用体视显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、光学显微镜,对断裂的电连接器接触体进行表面和断口的宏微观形貌观察,断口表面化学成分及显微组织分析。结果表明:电连接器接触体在含Cl~-介质中发生应力腐蚀开裂,最终在工作振动应力作用下发生疲劳断裂;裂纹萌生阶段主要特征为腐蚀坑和沿晶,扩展阶段的主要特征为裂纹穿晶、分叉和疲劳条带。酸洗后腐蚀性Cl~-的残留与接触体表面镀层开裂导致接触体断裂。     

电连接器压线卡断裂分析

电连接器产品组装交付用户并贮存半年后,发现H62黄铜压线卡发生断裂。通过对压线卡宏观观察、微观观察、能谱分析、硬度检查、金相检查,以及同批次压线卡的人工断口、硬度以及金相组织的对比分析,确定此次电连接器压线卡的断裂模式为应力腐蚀。断裂原因主要有两方面:一是压线卡内热缩膜体积较大导致压线卡承受较大拉应力;二是压线卡镀层表面发生破坏失去了保护基体材料的作用,在这两个方面因素的综合作用下最终导致压线卡发生应力腐蚀断裂。建议进一步对压线卡内热缩膜的体积进行量化控制,同时对电连接器压线卡表面镀层的生产、贮存、使用等过程进行控制,避免对镀层的损伤破坏。     

AgNi10触头材料闭合接触阶段的热-电-力耦合分析及实验研究

建立了描述直流闭合接触阶段AgNi10电接触材料受热-电-力耦合作用的数学模型,通过有限元法采用顺序耦合方式计算了固定接触阶段AgNi10触头材料接触区的温度场、应力应变场等,计算过程考虑了材料物理力学特性随温度的变化、接触电阻以及符合实际工作环境的边界条件等。结果表明:电流密度沿接触区域非均匀分布,形成环形热源;在热-电-力耦合作用下,热应力集中区由接触中心向触头内部扩展,同时,接触界面的边缘处也出现了热应力集中区,热应力集中区容易成为裂纹源,这一计算结果与实验现象基本一致。     

热冲击对耦合工况下的薄壁容器失效影响分析

以承受低频高温热冲击和压力载荷的某失效薄壁容器为研究对象,使用直接耦合模型,采用温度相关的材料模型,应用有限元法,计算了容器的瞬态温度场和应力场响应,并分析了温度载荷对其失效的影响.研究表明:容器截面节点温度响应具有明显的热冲击特征.热冲击产生较高的内壁温度和较大的瞬时温度梯度;热冲击导致的瞬时峰值热应力明显高于内压产生的应力,周期性的耦合应力是导致容器开口孔处产生裂纹的主要因素.     

采油树翼阀垫圈腐蚀失效分析

某油田采油树法兰连接处的翼阀垫圈频繁出现失效事件,给油田造成了极大的安全隐患和经济损失。该垫圈材质为低碳钢。为了研究其腐蚀原因从而为今后的腐蚀控制提供参考,对发生失效的密封垫圈开展材质理化性能分析及电化学实验。结果表明,表面Zn镀层失效造成的CO2腐蚀及异种金属接触发生电偶腐蚀是导致垫圈失效的主要原因。     

变电站电流互感器铝合金法兰腐蚀失效分析

针对沿海变电站电流互感器压力释放膜铝合金法兰的实际腐蚀失效问题开展研究。通过对铝合金法兰成分、腐蚀形貌及腐蚀产物成分等分析,结合实际服役环境特点和电化学腐蚀行为分析,研究了其腐蚀失效原因及机理。结果表明,沿海工业环境下,铝合金CT压力释放膜法兰发生腐蚀及应力腐蚀开裂(SCC),腐蚀产物以Al的氯化物为主;Cl~-和S~(2-)是造成其腐蚀失效的重要环境因素,Cl~-和应力协同作用导致其SCC,法兰应采用耐Cl、S腐蚀及抗SCC铝合金,加强表面防腐蚀设计,不应在没有防护措施的条件下直接使用7A05铝合金。     

直齿圆柱齿轮结构场有限元分析

为研究齿轮动态啮合过程中的应力、应变和速度、加速度对系统动力学的影响,根据齿轮啮合原理和赫兹接触理论计算齿轮啮合过程中的接触应力;根据接触有限元方法,利用ANSYS Workbench数值分析了齿轮动态啮合过程中,沿啮合线、齿宽和齿轮径向方向上最大等效应力、最大等效应变的发生位置以及最大速度、最大加速度的变化规律。计算结果表明,从动轮的接触带靠近两端面处和齿根圆处最容易发生轮齿失效;双齿啮合时速度稳定性比单齿啮合时提高约25%,振动冲击现象明显减弱。分析齿轮最容易发生失效的位置,模拟振动冲击点,为提高齿轮强度和齿轮优化设计以及为电机转速的控制提供了理论基础。     

卡爪式水下连接器承载能力分析

针对卡爪式水下连接器工作环境十分恶劣、外界干扰因素较多、会受到拉、压、弯、扭等外力的作用的问题,建立了连接器的模型,对各种受力状态进行了分析,提出了连接器在各种状态下的最大承载能力的计算方法。连接器对拉力的承载能力通过确定卡爪的危险截面及伸长量进行分析;连接器对压力的承载能力取决于两法兰之间的预留距离,通过计算卡爪的最大压缩量进行分析;连接器对弯矩的承载能力以距法兰中线最远的卡爪受力为准,根据倾覆力矩对连接器进行弯矩分析;连接器对扭矩的承载能力是由连接器内部卡爪与法兰之间的摩擦力决定的,在不同工况下,根据卡爪对法兰的正压力的变化,可以得到不同的结果。通过对卡爪式连接器的受力状态分析得到的连接器承载能力,对于国内类似水下机械式连接器的发展有一个很好的借鉴作用。     

中南沿海气候条件下风力机可靠性分析北大核心

基于风电场现场数据,根据故障率、故障时间和维修成本等指标确定影响风力机可靠性的主要零部件。利用FTA法分析主要零部件故障的具体原因;采用相关性分析法分析风力机故障率与环境因素(风速、温度及环境湿度)之间的相关性;利用季节指数分析风力机故障率的季节性特征。结果表明:液压系统﹑电气控制系统和偏航系统故障是造成风力机故障率高的主要原因,故障率占比达67.91%;发电机和传动系统虽然故障率较低,但其平均故障时间和维修成本更高;故障率与风速、温度和湿度存在明显相关性,其中故障率与风速存在负相关关系,与温度和环境湿度存在正相关性。     

某井油管脱扣原因分析

针对某井用Φ88.9mm×6.45mm P110钢级NU油管脱扣事故进行深入调查研究,对脱扣的油管进行了宏观和微观形貌分析,对油管材质进行了理化性能试验,对该批次未使用的油管接头试样进行了参数测量。通过试验分析和研究,认为油管接头材质及螺纹参数符合标准要求,油管脱扣属于低载荷滑脱失效,滑脱失效的主要原因是由于粘扣和上扣不到位导致接头的连接强度大幅度降低造成,而粘扣和上扣不到位的主要原因是上扣过程中发生了错扣。     

吸波涂层失效因素研究

目的研究吸波涂层因物理和化学损伤而导致的失效原因,用于评估吸波涂层的寿命,指导吸波涂层的功能结构优化,提高吸波涂层的使用寿命。方法通过高低温振动双结合、加速人工老化试验等方法和分析涂层失效前后的微观形貌、组成元素,对导致吸波涂层失效的多种因素进行试验验证。结果在固化阶段和高低温振动条件下,涂层因内应力变化导致开裂脱落;在紫外线照射和盐雾作用下,涂层因氧化和盐雾渗透导致粉化、鼓泡。结论建立了吸波涂层失效体系及失效因子,得到影响涂层实效的因素主要为:涂层厚度、附着力、致密度、有机成膜物功能键特性、吸收剂氧化活性等。在吸波涂层设计中,应采用低交联度树脂,降低因固化反应带来的内应力增加;通过减薄增韧,提高涂层的耐高低温交变和振动性能;通过设计耐腐蚀屏蔽层和在表面涂覆高耐侯保护层,提高吸波涂层在大气和介质腐蚀下的使用寿命。     

Materials issues for advanced electronic and optoelectronic connectors

Trends of increased speed, density and power of electronic devices and circuitry translate to a need for connector substrate materials with improved form-ability and mechanical stability. Many contact surface requirements will continue to be met by precious metals for low contact force and tin in moderate contact force connectors. However, the demands for lower insertion forces, increased wear resistance, higher operating temperatures and improved corrosion resistance will challenge materials experts and connector designers to develop and utilize cost-effective replacements for tin and gold in electronic connectors. The stability and compatibility requirements of optoelectronic connectors provide challenges over a wide range of materials with the added dimension of accommodating essential optical characteristics.     

管线焊制三通的价值

介绍了中、高压管线系统中焊制三通的具体制造情况，该三通具有合理的对口标准、严格优选的焊接工艺和热处理工艺，并且克服了延迟裂纹及拘束应力过大等不利因素。经实际生产证明，焊制三通只需铸造三通及锻造三通1/10的制造费用，就可长期安全运行。     

ZznAlD4-0.5锌合金连接件断裂失效分析

采用理化实验对断裂的ZznAlD4-0.5锌合金连接件进行了失效分析。结果表明,该件在工作状态下,由于Cl-的渗透发生断裂;结合其实际受力情况﹑工作环境综合分析,得出了连接件的断裂属于长期处于腐蚀性工作环境而造成的腐蚀断裂。