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夹杂对钨铜合金组织性能和电弧特性的影响

来源:广东赫达金属材料有限公司   发布时间:2020-06-04   点击量:413

      钨铜合金具有良好的耐电弧烧蚀性、抗熔焊性和高强度等优点,被广泛地用作各种高压断路器中的触头材料。随着高压输变电网络负荷日益增加、控制系统不断发展,对钨铜电触头材料的要求也更加苛刻。本文旨在通过掺杂的方法来提高钨铜合金的综合性能,并深入探讨不同掺杂物对合金电弧特性的影响。

      研究中采用熔渗法制备了分别添加硼、妮和饰的钨铜合金,通过电子扫描、X射线衍射、高速摄影和电弧烧蚀等手段分别研究了各种掺杂物对钨铜合金显微组织、物理性能和电弧特性的影响。

      

夹杂对钨铜合金性能影响的结果

      1、钨铜合金B中的掺杂量在0-0.9(WT%)范围时,相对密度和硬度呈先升后降的趋势,均在掺杂量为时达到极值,当B的掺杂量不超过0.7%时,电导率呈略微下降趋势,当掺杂量为0.9%时,电导率值下降至很低。组织中的铜相较商用样品变的十分细小,随着掺杂量的增多,孔隙和团聚现象有所增加。

      2、钨铜合金中NB的掺杂量在0-0.4(WT%)范围时,相对密度和硬度均呈上升趋势,但当掺杂量大于2.0%时,上升趋势减缓。电导率呈下降趋势,但变化不大。组织中的铜相变的细小均匀,随着掺杂量的越多,偏聚现象增加的并不明显。

      3、钨铜合金中CE的掺杂量在0-2.5(WT%)范围时,相对密度变化不大,无明显上升或下降趋势硬度值随着掺杂量的增加略有上升,电导率在掺杂量为1.5%时达到最大值,组织中铜相大小无明显变化,分布更为均匀。

      4、通过综合比较,掺杂0.3%的硼、2.0%的妮、1.5%的饰的WCu合金综合性能最佳。其中硼对合金的影响方式主要为弥散强化妮对合金的影响方式主要为固溶强化和增大了钨与铜之间的润湿性饰对合金的影响方式主要为饰的细化晶粒作用及净化效果。

      5、通过高速摄影实验,发现掺杂硼、妮、饰的钨铜合金与商用钨铜电触头材料的电击穿过程均有起弧阶段、电弧稳定燃烧阶段和灭弧阶段。只是掺杂不同元素的合金三个阶段的持续时间和等离子云的体积、温度不同。形弧时间从长到短依次为WCu一Nb,WCu一Ce,商用WCu合金,电弧稳定燃烧时间从长到短依次为商用合金WCu合金,WCu一Ce,一。掺杂后的合金电弧寿命长,截流值小等离子云体积大,颜色浅,在试样表面燃烧区域大,电弧分散,燃弧能量分散,电弧燃烧稳定,无放射状光芒。

      6、含有掺杂物的钨铜合金较传统的钨铜电触头材料,其抗电弧烧蚀性能均有明显改善,按商用WCu合金、WCu一Nb,WCu一Ce、WCu一B合金顺序逐渐提高,其中最明显的为Cu一B,从烧蚀损失量来看,抗烧蚀性能提高了近30%

      

钨铜合金材料介绍

       钨铜材料是由高熔点、高硬度的金属钨和高塑性、高导电性的金属铜所组成的互不相溶的两相复合材料。它既综合了钨和铜各自的特性,如高的高温强度、高的导电导热性、好的抗电蚀性、较高的硬度、低的热膨胀系数和一定的塑性等。而且,可以通过其组成比例的改变,控制和调整它的机械和物理性能川。此外,还具有由于两者组合而产生的新性能如在高温条件下,由于所含有的铜蒸发吸热而产生的自冷却作用。

      因此,钨铜合金可以广泛应用于航天、电子、机械、电器等各个工业部门,特别是一些高技术领域`代电触头是电器开关的接触元件,主要担负着接通、断开负载电流的任务,触头和灭弧系统是开关的心脏。

      钨铜系电触头材料因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性及高的强度被大量用在高压开关设备和中压配电用断路器、负荷开关、高压自动分段器、高压自动重合器、配电自动化开关、环网供电单元和充气柜一等开关设备中,开关的安全性、可靠性和开断特性很大程度上取决于触头材料的物理特性和电学特性。因此,触头的性能直接影响着开关电器的运行可靠性。随着高压输变电网络负荷日益增加、控制系统不断发展,对钨铜电触头材料的要求也将更高。


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