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现代社会对电的需求在日益剧增,这就对输电设备中最重要的组件-真空断路器有了更高的要求,真空断路器以高真空作为灭弧介质和绝缘介质,它是利用真空电弧来切断高压电路,实现导体到绝缘体的快速转变,由于维持真空电弧的金属蒸汽是由触头材料提供,所以,触头材料的性能决定着真空断路器的性能。目前的CuW、CuCr系触头材料都存在着不足,新触头材料的研发主要集中在添加合金元素和改进制备工艺两方面。
本文采用熔渗法制备CrW/Cu、W/CuCr两种复合材料,在分析材料制备过程的基础上,观察材料组织,测试其性能,研究烧结温度、成分配比两个参数对两种材料的组织、硬度、致密度、电导率及电击穿性能的影响,为改善触头材料的性能提供理论依据,研究表明:
1.用熔渗法制备CrW/Cu复合材料,随烧结温度的升高,CrW/Cu材料组织中固溶体数量增加,材料的硬度、致密度上升,电导率减小,当烧结温度为1500℃时,铬已经全部形成了固溶体;随铬钨配比的减小,CrW/Cu材料组织中固溶体数量减小,材料的硬度减小,电导率增加。
2.随烧结温度的升高,CrW/Cu材料的击穿坑由分散变集中,由深变浅,击穿面积减小,由于电弧作用材料发生的飞溅减小,材料的击穿表面由粗糙变的平滑;随铬、钨配比的减小,CrW/Cu材料的击穿区域减小,电弧运动变的集中,材料的击穿表面更加粗糙。
3.随烧结温度的升高,CrW/Cu材料的耐电压强度值增加,截流值减小,电弧寿命增大,当烧结温度为1500℃时,材料的各项性能已达到较高水平;随铬、钨配比的减小,CrW/Cu材料的耐电压强度减小,截流值增大,电弧寿命减小。
4.用熔渗法制备W/CuCr复合材料,随烧结温度的升高,钨骨架的相对密度和体积收缩增加,熔渗后材料的组织更加细小均匀,材料的硬度、致密度上升,电导率减小;随铬在CuCr坯中含量的增加,W/CuCr材料组织中的铬含量增加,固溶体数量增加,材料的硬度、致密度上升,电导率减小。
5.随烧结温度的升高,W/CuCr材料的击穿区域变小,击穿坑变得集中而且变浅了,由于电弧作用发生的飞溅现象改善了;随铬在CuCr坯中含量的增大,W/CuCr材料的击穿区域减小,电弧运动变得集中,击穿后材料表面变得更加平滑。
6.随烧结温度的升高,W/CuCr材料的耐电压强度升高,截流值减小,电弧寿命增大;随铬在CuCr坯中含量的增大,W/CuCr材料的耐电压强度升高,截流值减小,电弧寿命增加。