Ti-,3-SiC-,2--Cu新型真空觸頭材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著人類對電力的依賴程度和需求量與日俱增，控制電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的真空開關(guān)成為電力行業(yè)中日益重要的關(guān)鍵設(shè)備。觸頭材料是真空開關(guān)的核心，其性能直接影響傳導(dǎo)系統(tǒng)工作的可靠性、穩(wěn)定性。目前真空接觸器中常用的WC.Ag觸頭材料價(jià)格昂貴、電磨損量較大；而WC-Cu或W-Cu觸頭材料截流水平、電壽命特性明顯偏低，因此研制開發(fā)綜合性能更高的新型真空觸頭材料具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 Ti3SiC2三元層狀陶瓷是近年來受到廣泛重視的一種新型材料，與

2、目前觸頭材料中常用的增強(qiáng)相碳化鎢相比，其電阻率相當(dāng)、熱導(dǎo)率和熔點(diǎn)更高、模量和熱膨脹系數(shù)更接近金屬、比重更輕，具有良好自潤滑性和抗氧化性。用它代替碳化鎢和銅進(jìn)行復(fù)合，能夠減輕觸頭重量、降低成本，提高材料的電接觸性能，節(jié)省戰(zhàn)略資源鎢，因此Ti3SiC2/Cu復(fù)合材料有望成為一種高性能的新型真空觸頭材料。 為了改善Ti3SiC2與Cu的界面結(jié)合狀況，本文首先對純Ti3SiC2粉體進(jìn)行了化學(xué)鍍銅處理，然后在前期制備工藝研究的基礎(chǔ)上，對復(fù)

3、合材料燒結(jié)保溫時(shí)間進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，并對比了鍍銅粉體與未鍍銅粉體制成復(fù)合材料后性能的差異。 研究結(jié)果表明，使用鍍銅Ti3SiC2粉和純Ti3SiC2粉制成的Ti3SiC2/Cu觸頭材料具有很高的電導(dǎo)率，且抗彎強(qiáng)度極高；鍍銅后復(fù)合材料的密度有所提高，但電導(dǎo)率改善效果不理想。分析表明影響Ti3SiC2/Cu復(fù)合材料導(dǎo)電性能的因素主要有兩個(gè)：即致密度和界面反應(yīng)程度，提高致密度、降低界面反應(yīng)程度，有助于提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率。在保持其它工

4、藝參數(shù)相同的條件下，延長保溫時(shí)間可以提高Ti3SiC2/Cu復(fù)合材料的致密度和電導(dǎo)率。 在本文實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，采用40vol％純Ti3SiC2與60vol％Cu在燒結(jié)溫度1000℃、壓力39MPa、保溫時(shí)間120min的真空條件下，制備出的Ti3SiC2/Cu觸頭材料的電阻率達(dá)0.047μΩ·m，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1256.83MPa，綜合性能已超過目前實(shí)際使用的WC-Cu觸頭材料。 為進(jìn)一步檢驗(yàn)Ti3SiC2/cu觸頭材料的實(shí)用