La、Fe掺杂纳米复合AgSnO电接触材料的研制及其电弧特性研究

摘要

AgSnO2合金是近年来大力发展的一种新型无毒AgMeO电接触材料，成为AgCdO合金最有希望的替代品。但是商用电接触材料接触电阻大，温升较高，晶粒粗大，SnO2分散性差，粉末冶金法制备的AgSnO2电接触材料塑性、延展性差，制备过程中杂质引入严重，这些都导致AgSnO2电接触材料的电气性能与加工性能不佳，严重阻碍了其发展。为此，本文发展了添加微量La或Fe的纳米复合AgSnO2电接触材料，并对其粉末和块体微观组织、结构和性能进行观察、测试和分析，系统研究了纳米复合电接触材料电弧演化和烧蚀性能，探索纳米复合电接触材料在电弧放电过程中出现的新规律和新现象。 本文先采用化学共沉淀法合成纳米复合氧化物粉体，用高能球磨技术得到AgMeO复合粉末，最后采用常压烧结工艺制备出致密的含添加剂的新型纳米复合AgSnO2电接触材料，进一步深入研究了其电弧侵蚀特性。 试验结果表明，化学共沉淀法可制备出粒径细小、分散性好、尺寸均匀的纳米复合氧化物前驱体粉末，粉末的粒度可通过烧结温度进行控制。采用高能球磨混粉和常压烧结工艺可制备出组织均匀、氧化物粒度小于20nm、弥散度较高的纳米复合AgSnO2、AgSnO2La2O3和AgSnO2Fe2O3电接触材料。与商用AgSnO2In2O3相比，SnO2的纳米化使纳米复合电接触材料具有高的耐电弧烧蚀能；纳米复合电接触材料的耐电压强度分布相对集中；无掺杂和掺杂La的纳米复合AgSnO2的平均耐电压强度偏低，但掺杂Fe的AgSnO2合金有较好的耐电击穿能力，尤其是含Fe较多、SnO2粒度细小的纳米复合AgSnO2电接触材料；掺杂La和Fe的纳米复合电接触材料的电弧演化过程的形弧所需时间长，稳定燃烧时间短，等离子云体积大、颜色浅，电弧弧根对应的阴极斑点数量多、斑点跳动迅速，运动区域大，真空电弧阴极斑点分散，烧蚀轻微。 理论分析表明，掺杂La和Fe可以有效阻碍加热时SnO2纳米晶的团聚和长大，并使纳米SnO2晶粒的形成与长大对保温时间不敏感。在阴极斑点熔融表面可以清晰看到纳米颗粒溶在金属Ag的表层，掺杂和纳米化改善了氧化物与基体的润湿性，提高了基体粘度，减少了金属液的喷溅，减少了电弧对电接触材料的熔融侵蚀。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章纳米复合电接触材料的制备及分析方法

第三章纳米复合粉体的分析

第四章纳米复合AgSnO2电接触材料的性能

第五章纳米复合AgSnO2电接触材料燃弧演化和阴极斑点

第六章结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

学位论文知识产权声明及学位论文独创性声明

致谢