提高CuW合金耐电弧烧蚀性能的研究

摘要

CuW合金具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性能和高强度等优点,被广泛地用作各种高压断路器中的触头材料。随着电力系统不断发展,目前的CuW合金不能满足断路器向着大容量、高电压、低过压、小型化、智能化对触头材料综合性能的要求。本文采用熔渗法,分别制备了掺杂稀土氧化物的CuW合金、纳米CuW合金,研究了不同制备方法对CuW材料显微组织、静态性能及电击穿性能的影响。本实验条件下的结果表明： 1.球磨混料4h已经使纳米级CuO粉末均匀的分布在W基体上；CuO的最佳还原方式为还原W-CuO混合粉末；最佳还原温度是800℃；在烧结温度为900℃时,W骨架基本形成；当CuO粉含量达到7-11wt％时,渗铜效果最好。纳米CuW合金晶粒细化且有大量的晶界的存在,电击穿发生晶界上,耐电压强度有所提高； 2.采用液一固掺杂法在钨骨架中添加的CeO2分布均匀,添加量在0.2-1wt％,随着添加量的增加,粉末冶金法制备的CuW合金的硬度升高,而电导率变化不大；添加CeO2的CuW合金,电击穿发生在CeO2及其边缘；此时铜相的飞溅较小,击穿坑较浅； 3.在击穿过程中,传统的CuW合金电击穿往往发生在富铜区域,铜液的喷溅较严重,且击穿坑较大； 4.添加CeO2相的CuW合金和纳米CuW合金的平均截流值较小,平均电弧寿命长。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1选题背景及意义

1.2电接触材料概论

1.2.1电触头的用途

1.2.2对电触头材料基本特性的要求

1.3 CuW合金的研究现状

1.4纳米钨铜合金的研究现状

1.5掺杂稀土氧化物的铜钨合金的研究现状

1.6本课题的研究目的及内容

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

2.材料制备与实验方法

2.1材料制备

2.1.1实验原料

2.1.2工艺流程

2.1.3材料制备中的工艺问题

2.2实验方法

2.2.1物理性能测试

2.2.2真空击穿性能测试

2.2.3金相试样制备

3.采用纳米CuO粉末和W粉制备CuW合金

3.1球磨时间对粉末粒度的影响

3.1.1实验结果

3.1.2分析与讨论

3.2混料时间对CuO在W基体上分布的影响

3.2.1实验结果分析

3.2.2分析与讨论

3.3还原方式对cuO-W粉末还原效果的影响

3.3.1还原方式的确定

3.3.2还原温度的确定

3.4烧结温度对CuW合金组织与性能的影响

3.4.1烧结温度对W骨架形貌的影响

3.4.2烧结温度对CuW复合材料组织的影响

3.4.3烧结温度对CuW复合材料性能的影响

3.5 CuO含量变化对CuW合金组织的影响

3.6本章主要结论

4.CeO2对CuW合金组织与性能的影响

4.1 W-CeO2粉末的制备

4.1.1Ce(NO3)4裂解粉末的形貌观察及物相分析

4.1.2 WO3-CeO2粉末的形貌观察及物相分析

4.3添加CeO2的CuW合金显微组织

4.4添加CeO2的CuW合金性能测试

4.5本章主要结论

5.CuW系材料真空放电性能的研究

5.1真空电击穿实验

5.1.1耐电压强度的测量方法

5.1.2截流值和电弧寿命的测量方法

5.2不同制备方法对CuW合金耐电压强度及截流值的影响

5.3本章小结

6结论

致谢

参考文献

在校学习期间所取得的成绩