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铜基电接触材料是低压电器用触头材料节银环保设计的重要发展方向之一,其需求的迫切性随着贵金属银资源的匮乏和银价的攀升与日俱增。目前,低压电器用铜基电接触材料设计存在的主要问题是没有考虑到第二相与基体之间的润湿性。铜基体与第二相润湿性会影响材料的致密化程度、氧化特性及接触稳定性。本文主要研究了合金元素对Cu/ATO电接触材料润湿性及组织性能的影响。通过润湿实验和粉末烧结实验研究了Zr、La、Cr、Ag等合金元素对Cu/MeO体系润湿性的影响规律,得到上述元素能够有效改善Cu/MeO体系润湿性的成分范围。在研究合金化后复合材料组织和性能的变化规律的基础上,开展铜基电接触材料的成分设计与制备工作,建立了该体系材料组织和性能的关系。润湿试验研究结果表明:Zr、La、Cr、Ag四种合金元素的加入能有效的降低Cu/Al2O3润湿角,改善Cu/Al2O3体系润湿性。其中,Zr含量为0.7wt.%时,润湿角可以降至最低,为106.9°;La元素加入量为0.2wt.%时,润湿角最低,达到了103.1°;随着Cr和Ag含量的增加,润湿角逐渐降低。Cr和Ag含量均为1.6wt.%时,润湿角分别为110°和108°。在粉末烧结试验中,Cu颗粒与ATO颗粒结合性较差;CuZr和CuLa颗粒都能与ATO颗粒有较好的结合,润湿性有所改善。合金化铜基复合材料的OM和SEM分析表明,Zr、La、Cr三种元素能够使Cu/ATO复合材料晶粒细化;随着元素含量的增加,La元素的分布位置发生改变,有逐渐向晶界处偏聚的趋势,Zr元素易发生团聚,而Cr和Ag元素在Cu/ATO复合材料中分布均匀,没有偏聚现象。对合金化铜基复合材料进行性能分析可知,Zr和Cr元素对复合材料硬度值的提升较为明显,La和Ag元素对复合材料硬度的影响较小。Zr和La元素的含量为0.1wt.%和0.2wt.%时,复合材料的硬度值达到最大值,分别为126.4HV0.1和113.8HV0.1;随着Cr和Ag含量的增加,复合材料的硬度值不断增大,当Cr和Ag的含量为1.6wt.%时,复合材料的硬度值分别为129.5HV0.1和114.3HV0.1。Cr和Ag元素的加入对Cu/ATO复合材料的电导率影响较小,Zr元素对电导率的损害较为严重。Zr、Cr、Ag的加入与导电率下降近似呈线性关系,每0.1wt.%合金元素的加入引起的电导率下降值分别为9.38%IACS、1.49%IACS、0.53%IACS。随着La元素的加入,材料电导率下降趋势先缓慢后迅速。SEM和TEM观察表明,在多元合金化的铜基电接触材料中,Cr和Ag分布均匀,没有出现偏聚。Zr元素容易发生团聚,生成含Zr的氧化物。La含量较高时,La与第二相ATO结合生成了新的化合物。力学性能实验表明,La含量的增多会降低材料的致密度和抗拉强度,但会提高延伸率,且对硬度影响较小;在极限溶解度范围内,Cr元素的加入能够提高材料的抗拉强度、延伸率和硬度;Ag元素对材料的抗拉强度和硬度也有一定程度的提高,但是效果较小。电导率和接触电阻实验表明,La、Cr、Ag三种元素的加入会对材料导电性有所影响,但会降低材料的接触电阻。