银氧化铜电接触材料组织性能研究

摘要

本论文研究了反应合成法和粉末冶金法制备的AgCuO材料烧结坯在组织上和性能上的区别.两种方法制备的银氧化铜材料随着氧化铜含量的升高,材料的致密度、导电性均呈下降趋势.而对于相同成分的材料,反应合成技术制备的银氧化铜烧结坯的导电性要优于粉末冶金法,主要与反应合成法制备材料的有规则的网络状结构有关,而粉末冶金法制备的材料由于其杂乱的结构及CuO颗粒的团聚现象严重而使材料的导电性较差.烧结坯经过复压复烧后,材料的结构发生变化从而使复压、复烧坯的致密度和导电性也有所改变.复烧坯经过挤压、冷拉拔后的丝材由于其特殊的纤维状结构,两种方法制备的材料导电性均有明显的提高.反应合成技术制备的AgCuO材料电阻率小于粉术冶金法制备的AgCuO材料.在丝材拉伸过程中,反应合成法制备的银氧化铜丝材的抗拉强度随变形率的变化趋势基本与粉末冶金法的一致,但对于粉末冶金法AgCuO(wt12﹪)材料的抗拉强度在变形率为35﹪时出现了反常.从丝材的延伸率随变形率的变化曲线看出反应合成法材料的塑性、加工性能较好.制备工艺对AgCuO材料的电寿命、电损耗有很大的影响.对于氧化铜含量为10﹪的银氧化铜材料,在直流载荷下反应合成法材料的电寿命是粉术冶金法材料的1.8倍,电损耗只有后者的0.6倍;在交流载荷下反应合成法材料的电寿命是粉术冶金法的1.5倍,电损耗量是后者的0.7倍.对于氧化铜含量为12﹪的材料,反应合成法材料在直流载荷下的电寿命是粉末冶金法的2.2倍,电损耗量相同;在交流载荷下反应合成材料的电寿命是粉末冶金法的3.3倍,电损耗只有后者的0.1倍.本论文系统地研究了反应合成法和粉末冶金法制备AgCuO电接触材料的成分、组织、性能的相互关系,成功制备出了不同氧化铜含量的银氧化铜材料.通过热力学、动力学计算,分析反应合成法制备该材料的反应驱动力(△G)、氧分压及活性[O]原子在合金中的扩散过程,从理论上证明了反应合成技术制备银氧化铜材料的可行性.反应合成法制备AgCuO材料是一种全新的方法.该方法由于其先进的制备工艺使得材料在组织结构和各项性能上显示出极大的优越性.因此有可能成为AgCuO电触头材料制备的新技术、新上艺.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2电接触材料

1.2.1电接触材料简介

1.2.2电接触材料分类

1.2.3电接触材料的性能要求

1.3电接触材料的研究状况

1.3.1国外研究状况

1.3.2国内研究状况

1.4银氧化铜(AgCuO)电接触材料的制备工艺

1.4.1粉末冶金技术

1.4.2合金内氧化法

1.4.3快速凝固技术

1.4.4共沉淀法

1.4.5超声化学包覆法

1.4.6反应合成技术

1.5研究本课题的目的与意义

1.6本课题研究的主要内容

1.7课题来源

1.8本章小结

第二章银氧化铜材料的试验方案及其制备

2.1材料的制备工艺

2.2实验所用材料及配料

2.2.1实验所用原料

2.2.2配料

2.2.3成分设计

2.3所用仪器和设备

2.4分析与测试

2 4.1材料密度测试

2.4.2电导率的测定

2.4.3力学性能分析

2.4.4显微组织分析

2.4.5相组成分析

2.4.6电寿命分析

2.5制备工艺及参数

2.6本章小结

第三章AgCuO材料性能分析

3.1材料的物理性能

3.1.1材料的致密度

3.1.2材料的导电性

3.2材料的力学性能

3.2.1材料的硬度

3.2.2材料的抗拉强度

3.2.3材料的延伸率

3.3银氧化铜触点的电寿命实验及分析

3.3.1材料的电寿命试验分析

3.3.2材料的转移分析

3.4本章小结

第四章AgCuO显微结构分析

4.1 材料的物相分析

4.2材料的显微组织分析

4.2.1烧结坯显微组织分析

4.2.2复压坯显微组织分析

4.2.3丝材的显微组织分析

4.3本章小结

第五章反应合成AgcuO材料的理论分析

5.1热力学计算

5.1.1 Gibbs自由能是合成反应可行性的判断依据

5.1.2无相变的Gibbs自由能公式

5.1.3反应合成法的基本热力学数据

5.1.4反应合成方程式及其自由能计算

5.1.5吉布斯自由能数据分析

5.2氧分压的计算

5.3反应合成动力学计算

5.4本章小结

第六章结论

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文目录