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钨铜合金外貌纳米化及其综合性能是几多?

来源:   宣布时间:2022-08-05   点击量:620

      摘要:接纳超音速微粒轰击法在Cu-W70假合金外貌制备出一定厚度的纳米晶层,测其硬度及电性能,并利用XRD和SEM对其物相及显微形貌进行剖析。结果标明,在实验历程中,轰击微粒以很高的动能连续作用于Cu-W70合金外貌,

致使W颗粒和粘结相铜细化,最终在合金表层制备出晶粒尺寸约80nm、厚度约十几微米的纳米层,且最佳纳米化效果泛起在次表层。别的,硬度值较原始基体提高40%~60% ;而电导率基本未变。再者,外貌纳米化能够抑制电弧的形成和快速熄灭电弧,可抵达抗电弧烧蚀的目的。

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钨铜是什么质料?

        因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度等优点,常被用作电触头质料。但由于电触头频繁接通、断开负载电流,外貌相互接触摩擦磨损,且在高电压大电流作用下,外貌微小区域容易引起电弧烧蚀,导致触头爆发严重的局部熔化,继而过早失效。为解决这一问题,早期有学者提出从触头的结构尺寸、钨粉粒度以及钨铜含量配比等方面来改善这一问题,但效果不太明显。近年来,又有学者提出以新型的钨铜电触头质料来解决电弧烧蚀问题,如用钨、铜纤维来取代原始的粉体质料 ;通过机械合金化或热还原等技术获得纳米晶的钨铜合金。

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钨铜合金外貌纳米化处理

       纳米质料在力、光、电、热、化、磁学等方面有着区别于古板粗晶质料的优异性能。但多限于零维和一维,至于三维的纳米块体金属质料并未几见。虽然在实验室条件下已实现了块体质料的纳米化,但其制备技术庞大,本钱过高,难以应用于大规模工业生产。针对材料在服役历程中失效往往始于质料外貌这一现象

       腾博会官网公司技术提出了外貌纳米化技术。同时,凭据Hall-Petch公式可知,随着质料晶粒尺寸的减小,其相关性能呈指数关系增大。再者,研究发明,钨铜电接触质料性能取决于其结构组织:细小且漫衍均匀的显微组织可提高击穿电压、降低截流值、使烧蚀坑更为疏散,从而大幅提高质料使用性能和寿命。因此,钨铜合金的外貌纳米化有着重大的实际应用意义。为此,对钨铜合金外貌进行处理,使其外貌获得一定厚度的纳米层,旨在探索提高电触头质料抗烧蚀性能和使用寿命的新途径。

钨铜合金外貌纳米化电弧烧蚀实验

       对钨铜合金进行电弧烧蚀实验。由于电弧温度可在几微秒内抵达4000~50000K的高温,能量集中释放,在合金外貌和近外貌层,从而引起合金外貌物质的蒸发、熔化、转移和喷溅。钨铜合金在电弧烧蚀后的熔层形貌可以反应触头质料抗电弧烧蚀能力的巨细。

爆发的烧蚀坑比在同样条件下未经纳米化处理的烧蚀坑浅且小,这说明外貌纳米化能抑制电弧乃至快速熄灭电弧。剖析其原因有以下几点:

      1、纳米化造成大宗的晶界,电子跃迁越过晶界势垒能,易在外貌形成较大区域而非局部集中的烧蚀坑

      2、纳米化造成外貌的强度提高,致使电弧离子易在质料的外貌反射,消耗部分能量从而使质料的烧蚀减轻

      3、外貌纳米化导致外貌一定厚度区域粘结相铜呈网络状均匀漫衍在钨骨架周围,其良好的通路使飞溅的铜易从质料外貌带走一定的热量,以制止合金的进一步烧蚀

      4、质料表层经过超音速微粒轰击后,合金的性能获得一定程度的改善,由电弧烧蚀模型可知,其电弧烧蚀可获得抑制,故提高了质料的抗电弧烧蚀能力,抵达延长电触头寿命的目的。

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钨铜合金外貌纳米化结论

      1、接纳超音速微粒轰击要领可以在Cu-W70假合金外貌制备出十几微米厚的纳米层,晶粒尺寸约80nm,且最佳纳米化效果泛起在次表层。

      2、Cu-W70假合金经超音速微粒轰击后,外貌纳米化层的显微硬度显著提高,较原始基体提高40%~60%,而电导率的影响不显著,基本未变。

      3、外貌纳米化能够抑制电弧和快速熄灭电弧,抵达抗电弧烧蚀的目的。
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