CuWCr复合材料电学性能与组织关系的研究

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采用烧结熔渗的工艺制备了一系列CuWCr复合材料。基于对CuWCr复合材料显微组织和微观结构的分析,研究了在真空条件下,加入Cr粒径不同,W、Cr质量配比不同,Cu含量不同的三组材料在高压击穿过程中表现出的击穿强度、截流值、抗烧蚀等电学性能与其显微组织和微观结构之间的关系。研究中获得的主要结论如下: 1.CuWCr复合材料的击穿弱相取决于材料中Cr被取代的程度和Cr-W固溶体的强化效果。由于Cr-W固溶体的均匀分布和Cr被取代后形成的富Cu块状分布改变了三种元素单独形成界面时的外接触电位差分布,致使Cu相成为逸出功相对较低的材料。当Cr被取代的不充分,出现大面积的Cr相富集时,首击穿发生在Cr相上;当Cr被取代的较充分时,在Cu富集区边缘出现“Cr环”,首击穿发生在“Cr环”上;当Cr被取代的完全充分时,由于Cr相富集完全消失,击穿弱相转移,首击穿发生在Cu相上。 2.加入细化的Cr颗粒制成CuWCr材料,能使击穿强度达到3.05×10~8V╱m,可有效提高材料的耐电压强度。材料的耐电压强度主要取决于材料中Cr-W固溶强化效果和击穿弱相的组织情况。固溶强化效果的增强、击穿弱相的减小,可降低被击穿的概率。 3.影响CuWCr材料截流值的主要因素有材料的电导和材料中Cu相的分布数量和富集颗粒大小。材料的电导的升高不利于截流值的降低,Cu粒径的减小和分散度的增加,有利于截流值的降低。 4.材料的导热、导电性能是影响材料抗烧蚀性能的主要因素。导电性能的提高,可以有效减少击穿过程的发热,同时也有利于导热,使材料烧蚀深度、范围缩小。富Cu区颗粒的细化、分布均匀化、材料整体电导的加大,都能够有效提高材料抗烧蚀的能力。 5.材料作为阳极与作为阴极的击穿机理不相同,阳极比阴极的击穿强度要低出一个数量级,截流值要大出一些,阳极在击穿过程中烧蚀更严重。微粒迁移和场致发射造成的阳极气化是真空间隙击穿
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