CuCr真空觸頭材料的制備及其組織與性能的研究.pdf

1、近年來，隨著國家電力技術(shù)的進(jìn)步，我國真空開關(guān)有了飛躍的發(fā)展，對其核心部件觸頭材料提出了更高的要求，CuCr觸頭材料是目前國內(nèi)外真空開關(guān)的首選材料，需開發(fā)研制新型CuCr觸頭材料，以滿足更嚴(yán)苛環(huán)境下的使用要求。研究發(fā)現(xiàn)CuCr合金的微觀特性對其宏觀性能有重要的影響。目前，改善CuCr觸頭材料組織性能的主要方法有:1.添加新組元，優(yōu)化合金成分;2.改進(jìn)和采用新工藝;3.后續(xù)加工及熱處理。本論文采用高能預(yù)球磨細(xì)化Cr粉，并利用先進(jìn)的熱等靜壓技

2、術(shù)制備CuCr觸頭材料，添加Zr和TiC，并后續(xù)進(jìn)行固溶時效熱處理，研究Cr顆粒尺寸、添加組元和熱處理對CuCr觸頭材料微觀組織、維氏硬度、電導(dǎo)率、機械強度和真空電擊穿性能的影響。
　　通過分析CuCr觸頭材料的組織及性能可知:采用1000℃*120MPa*2h熱等靜壓固相燒結(jié)工藝可成功制備不同Cr顆粒尺寸接近完全致密的CuCr觸頭材料，合金的組織均勻致密，物相純凈。添加的Zr存在于Cu基體，并在Cu/Cr界面富集，改善Cu與Cr

3、的燒結(jié)性;添加的TiC存在于Cu基體中，填充Cu與Cr的間隙。
　　結(jié)果表明:添加TiC組元，合金的機械性能增加，電導(dǎo)率略有降低;隨著Cr顆粒尺寸的減小，合金的機械性能提高，電導(dǎo)率有一定程度的降低;采用960℃*1h+500℃*4h固溶時效工藝，合金的機械性能明顯提高，電導(dǎo)率有一定程度的回升。
　　對CuCr觸頭材料的電擊穿燒蝕研究表明，其電擊穿發(fā)生在富Cr相及富Cr相與富Cu相的邊界。減小Cr顆粒尺寸，電擊穿也會發(fā)生在富C

4、u相上，CuCr合金耐電壓強度提高，截流值降低，電弧壽命略有延長。添加TiC，電擊穿發(fā)生在電子逸出功較低的TiC上以及TiC/Cu相界面處，電弧得到有效的分散，合金耐電壓強度提高，截流值降低，電弧壽命延長;經(jīng)過固溶時效處理，合金燒蝕區(qū)域較分散，耐電壓強度提高，截流值降低，電弧壽命延長。
　　CuCr29Zr1(Cr76μm)合金的相對電導(dǎo)率為44.76％IACS，抗拉強度357.0MPa，耐電壓強度5.38×107V/m，截流值為