机械合金化法制备CuWCr复合材料及其真空电击穿性能的研究

摘要

本文采用机械合金化法与常规烧结熔渗法分别制备了CuWCr复合材料和WCr合金,经过对比研究了显微组织与材料性能的关系,进一步研究了材料在真空高压中的电击穿现象,明确了阴极斑点运动特征和组织性能之间的关系,并对影响耐电压强度及截流值等电学性能的重要因素进行了分析.研究表明: 1.采用机械合金化法可以制备不同Cr含量的W-Cr合金粉末；随球磨时间的增加,W-Cr粉末晶粒尺寸不断减小,cr在w中的固溶度提高；随着Cr含量增加,制备W-Cr合金粉所需的球磨时间随之延长. 2.在真空烧结环境下,采用机械合金化法可以制备晶粒细小、成分均匀和致密度高的CuWCr复合材料及WCr合金；与常规烧结熔渗法制备的CuWCr复合材料及常规烧结法制备的WCr试样相比,机械合金化法制备的CuWCr复合材料及WCr合金均具有高的硬度和致密度等优良静态性能. 3.在真空电击穿过程中,与常规烧结熔渗法制备的CuWCr复合材料及常规烧结法制备的WCr试样相比,机械合金化法制备的CuWCr复合材料及WCr合金均具有优良的耐电弧烧蚀能力,其电弧烧蚀区域均匀分散,烧蚀坑深度浅；该材料具有较高的耐电压强度、低的截流值和长的电弧寿命等优良的电学性能,并且耐电压强度分布集中,没有明显的老炼现象. 4.在所研究的范围内,随着Cr含量的增加,机械合金化法制备的CuWCr复合材料及WCr合金的硬度均随之增加,电导率降低,耐电压强度升高,截流值呈下降趋势,电弧寿命亦随之延长. 5.WCr合金内电场模型表明,WCr合金组织的细化使电极表面的附加电场强度增强,导致因外加电场而改变的逸出功降低,增强了W相的电子逸出能力,使采用机械合金化法制备的WCr合金的电击穿以

目录

文摘

英文文摘

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1.前言

1.1选题背景及意义

1.2机械合金化

1.2.1机械合金化技术的研究现状

1.2.2机械合金化法制备触头材料的研究现状

1.3真空电击穿的理论研究

1.3.1真空电击穿及影响因素

1.3.2真空电弧及影响因素

1.3.3阴极斑点及影响因素

1.4 CuWCr复合材料的研究现状

1.5本课题的主要研究内容

2.材料制备及实验方法

2.1材料制备

2.1.1实验用原料的选择

2.1.2 工艺流程

2.1.3材料制备中的工艺问题

2.2材料试样制备与性能测试

2.2.1材料的机械加工

2.2.2金相试样制备

2.2.3试样的电解抛光

2.2.4材料性能测试

2.3主要实验设备

3.机械合金化法制备W-Cr合金粉末

3.1实验方法

3.1.1球磨罐的选择

3.1.2球磨机转速的确定

3.1.3球料比的确定

3.2实验结果与分析

3.2.1粉末机械合金化XRD分析

3.2.2粉末机械合金化SEM分析

3.2.3球磨时间对粉末特性的影响

3.3 W-Cr粉末的机械合金化机理

3.3.1机械合金化反应机制

3.3.2机械合金化中的固态扩散

3.4本章小结

4.MASI-CuWCr复合材料的显微组织与性能

4.1 MAS-WCr合金制备及其显微组织

4.1.1试样制备

4.1.2 MAS-WCr合金的显微组织

4.1.3 MAS-WCr合金的性能测试

4.1.4分析与讨论

4.2 MASI-CuWCr复合材料制备及其显微组织

4.2.1试样制备

4.2.2 MASI-CuWCr复合材料的显微组织

4.2.3 MASI-CuWCr复合材料的的性能测试

4.2.4分析与讨论

4.3本章小结

5.MASI-CuWCr复合材料的真空电击穿性能

5.1真空电击穿试验

5.1.1实验电路和测量方法

5.1.2耐电压强度的测量

5.1.3截流值和电弧寿命的测量

5.2真空电击穿机理

5.3 MAS-WCr合金的真空电击穿

5.3.1 MAS-WCr合金的阴极斑点

5.3.2 MAS-WCr合金的耐电压强度及截流值

5.3.3 MAS-WCr合金的内电场模型

5.4 MASI-CuWCr复合材料的真空电击穿能

5.4.1 MASI-CuWCr复合材料的阴极斑点

5.4.2 MASI-CuWCr复合材料的耐电压强度及截流值

5.4.3分析与讨论

5.5本章小结

6.结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果