Ti_(3)AlC_(2)陶瓷及其衍生物Ti_(3)C_(2)T_(x)增强的Ag基电接触材料

摘要

银基电触头在低压开关领域扮演重要角色。作为一种具有良好导电导热性能的新型二维碳化物材料,MXene家族典型代表材料(Ti_(3)C_(2)T_(x))在多个领域显示出极大的应用潜力。Ti_(3)C_(2)T_(x)有望作为一种新型环保银基电触头增强相材料。本研究采用粉末冶金法制备了Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料,并对Ti_(3)C_(2)T_(x)和Ti_(3)AlC_(2)的物相和微观结构进行表征。同时研究了Ti_(3)C_(2)T_(x)增强Ag基复合材料的综合性能,包括电阻率、显微硬度、机械加工性能、抗拉强度和抗电弧侵蚀性能,并与Ti3Al C2增强Ag基复合材料进行了比较。Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)的电阻率(30×10^(–3)μΩ·m)相对于Ag/Ti_(3)Al C_(2)(42×10^(–3)μΩ·m)降低了29%。Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)硬度适中(64HV),具有良好的可加工性,作为无毒电触头材料应用前景广阔。Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料导电性能的提高主要归因于Ti_(3)C_(2)T_(x)本身优异的金属性以及由Ti_(3)C_(2)T_(x)微观结构特征带来的可变形性。由于缺乏Al-Ag相互扩散,Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料的拉伸强度(32.77MPa)明显低于Ag/Ti_(3)Al C_(2)复合材料(145.52 MPa)。正因为缺失Al层,Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)的抗电弧侵蚀性能也无法与Ag/Ti_(3)AlC_(2)相媲美。尽管Ag/Ti_(3)C_(2)T_(x)的抗电弧侵蚀性能有待进一步提高,但优异的导电性使其有望替代有毒的Ag/CdO电接触材料。该研究结果为开发新型环保电触头材料提供了新的探索方向。