机械合金化制备的纳米晶W-Cu电触头材料

采用真空高温热压熔渗烧结工艺制备出密度为 99 5 %的纳米晶W Cu电触头材料。其组织结构和晶粒大小采用SEM ,TEM和XRD观察。同时就纳米晶W Cu电触头材料的硬度、电导率、耐电压强度和抗电弧烧蚀性与传统粉末冶金工艺制备的进行了对比分析。结果表明 ,纳米晶W Cu电触头材料的硬度、抗电弧烧蚀性及耐电压稳定性远优于传统熔渗法的W Cu合金 ,而电导率两者相差不大。     

不同稀土元素对W—Cu电触头材料性能的影响

利用粉末冶金熔渗技术制备出添加不同稀土的W-Cu-RE电触头材料.比较不同稀土对其组织和力学性能的影响,并通过扫描电镜分析电弧烧蚀后的微观组织形貌.结果表明,W-Cu合金中最适宜添加的稀土单质为La,它使粘结相Cu呈连续网络分布.W-Cu-RE电触头材料较传统的W-Cu合金抗电弧烧蚀性能有了明显提高,达到30%.主要原因是触头间产生的电弧由于稀土的加入更容易使金属Cu气化而带走大量热能,从而起到保护基体的作用.     

钨铜合金表面纳米化及其性能分析

采用超音速微粒轰击法在CuW70假合金表面制备出一定厚度的纳米晶层,测其硬度及电性能,并利用XRD和SEM对其物相及显微形貌进行分析。结果表明,在实验过程中,轰击微粒以很高的动能连续作用于W-Cu合金表面,致使W颗粒和粘结相铜细化,最终在合金表层制备出晶粒尺寸约80 nm、厚度约十几微米的纳米层,且最佳纳米化效果出现在次表层。此外,显微硬度值较原始基体提高40%~60%;而电导率基本未变。再者,表面纳米化能够抑制电弧的形成和快速熄灭电弧,可达到抗电弧烧蚀的目的。     

制备工艺对WCu30合金的显微组织及抗电弧烧蚀性能的影响

采用2种不同的真空熔渗工艺制备出WCu30合金,测定了2种合金的理化性能及力学性能;对2种合金进行了真空电击穿试验,测量其击穿时的截流值和击穿场强;使用SEM分析了2种合金的显微组织及电弧烧蚀后的表面形貌,比较了两者的抗电弧烧蚀能力。结果表明,烧骨架熔渗法制备的WCu30合金显微组织均匀,铜相平均尺寸为10~20μm;混粉熔渗法制备的WCu30合金中的铜相大小不一致,存在长条状铜相聚集体,其最大尺寸可达80~100μm。烧骨架法制备的WCu30合金的硬度、抗弯强度、抗电弧烧蚀能力高于混粉法制备的合金,其电弧侵蚀方式以铜相的蒸发气化为主,而混粉法的合金则以铜相的喷溅方式为主。烧骨架法的WCu30合金的平均耐电压强度高于混粉法合金,而平均截流值低于混粉法合金。     

W-Cu复合材料制备新技术与发展前景

W-Cu复合材料具有热膨胀系数低、导电性好、导热性好、高熔点、高硬度以及良好的抗电弧烧蚀性能,在机械加工、电气工程以及电子信息领域被广泛用作电极材料、电接触材料、电子封装材料及靶材等越来越受到国内外的关注。传统粉末冶金方法制备的W-Cu复合材料致密度低、组织结构粗大且均匀性差,严重影响材料性能。采用纳米复合新技术制备的W-Cu复合材料具有很大的技术优势:粉末纳米化使得粉末的烧结活化能大大降低,其烧结活化能在1 420℃时仅为42.1 kJ/mol和29.1 kJ/mol,远低于纯W相同温度范围内的587.9 kJ/mol,同时纳米复合使得W与Cu发生了固溶,从而使得复合粉末表现出良好的烧结活性。采用纳米复合制备的细晶W-Cu复合材料具有非常优异的综合性能,其原因在于经烧结后获得高的致密度和组织结构均匀细小。     

纤维结构W/Cu触头材料的制备

采用织网叠层法,以钨丝为纬线,铜丝为经线编织二维网,将网与铜坯叠放在一起,于真空烧结炉中熔渗的真空熔渗工艺制备纤维结构W/Cu触头材料。试验给出了该工艺的主要工艺参数。与粉末冶金制造的W/Cu触头材料的烧蚀性能作对比,从触头表面在电弧烧蚀后的熔层形貌分析表明,纤维结构W/Cu触头材料呈现较好的抗烧蚀特性。     

掺杂对WCu电触头材料电弧特性的影响

利用粉末冶金技术制备出分别掺杂0.3%B、2.0%Nb和1.5%Ce (质量分数)的WCu电触头材料,采用高速摄影技术和抗电弧烧蚀实验探讨不同掺杂元素对钨铜电触头材料电弧特性的影响.结果表明:真空击穿时,WCu电触头材料的电弧演化过程可以分为起弧、稳定燃烧和灭弧3个阶段;掺杂0.3%B、2.0%Nb和1.5%Ce的WCu电触头材料的电弧寿命比未掺杂的长,截流值小;等离子云体积大,颜色浅,在样品表面燃烧区域大,电弧分散,燃弧能量分散;电弧燃烧稳定,无放射状光芒.含有掺杂元素的WCu电触头材料的抗电弧烧蚀性能均得到明显改善;其中最明显的为WCu-B电触头材料,其抗烧蚀性能提高了近30%.     

W-Cu材料的应用进展和制备技术

W-Cu材料具有高密度、高强度、低膨胀性、良好导电性、良好的加工性等特点而被广泛应用于高压电器、电子封装、航天、武器装备等领域。近年来,面向等离子体抗热冲击的W-Cu功能梯度材料成为一个研究的热点。制备W-Cu材料有传统的液相烧结法、热压法、熔渗法。传统的制备方法生产的W-Cu材料致密度低、导电性差,而且生产成本高,效率低。采用超细或纳米钨铜混合粉可以在较低温度下直接烧制得到接近完全致密的W-Cu材料,这已成为钨铜材料制取工艺的重点研究方向。由超细W-Cu粉末制备的W-Cu材料具有非常高的导热、导电性能,具有传统方法制备的W-Cu复合材料所无法比拟的优点。因此,超细纳米W-Cu复合技术是最具广阔前景的制备方法。     

纳米氧化锡银基电触头材料的研究

银氧化锡触头材料是近年发展很快的1种新型无毒电触头材料，它具有热稳定性好、耐电弧侵蚀及抗熔焊性能。试验采用溶胶凝胶法制备纳米SnO2粉末，通过掺杂、化学镀包覆等工艺改善SnO2的导电性能及氧化物和银的浸润性；从而降低银氧化锡触头材料的接触电阻、改善组织的均匀性，提高机械加工性能。     

热压烧结制备La混杂纳米复合AgSnO2电接触合金

利用化学共沉淀和热压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO_2和La掺杂Ag-SnO_2触头合金,对合金触头进行物理性能测试、真空耐电压和电弧烧蚀实验,并利用冷场发射扫描电镜(FESEM)对电性能实验前后组织进行分析.结果发现:纳米复合AgSnO_2电接触合金保持了制粉时纳米SnO_2颗粒的形貌和粒度,尤其是含La掺杂的电接触材料,其氧化物粒度更细,分布更均匀.随氧化物粒度的减小,电接触材料的硬度和电阻率增加、耐电压强度降低、耐电弧烧蚀速率减小.