提高CuW合金耐电弧烧蚀性能的研究

论文摘要

CuW合金具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性能和高强度等优点，被广泛地用作各种高压断路器中的触头材料。随着电力系统不断发展，目前的CuW合金不能满足断路器向着大容量、高电压、低过压、小型化、智能化对触头材料综合性能的要求。本文采用熔渗法，分别制备了掺杂稀土氧化物的CuW合金、纳米CuW合金，研究了不同制备方法对CuW材料显微组织、静态性能及电击穿性能的影响。本实验条件下的结果表明：1．球磨混料4h已经使纳米级CuO粉末均匀的分布在W基体上；CuO的最佳还原方式为还原W-CuO混合粉末；最佳还原温度是800℃；在烧结温度为900℃时，W骨架基本形成；当CuO粉含量达到7-11wt％时，渗铜效果最好。纳米CuW合金晶粒细化且有大量的晶界的存在，电击穿发生晶界上，耐电压强度有所提高；2．采用液一固掺杂法在钨骨架中添加的CeO2分布均匀，添加量在0．2-1wt％，随着添加量的增加，粉末冶金法制备的CuW合金的硬度升高，而电导率变化不大；添加CeO2的CuW合金，电击穿发生在CeO2及其边缘；此时铜相的飞溅较小，击穿坑较浅；3．在击穿过程中，传统的CuW合金电击穿往往发生在富铜区域，铜液的喷溅较严重，且击穿坑较大；4．添加CeO2相的CuW合金和纳米CuW合金的平均截流值较小，平均电弧寿命长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 电接触材料概论
• 1.2.1 电触头的用途
• 1.2.2 对电触头材料基本特性的要求
• 1.3 CuW复合材料的研究现状
• 1.4 纳米钨铜复合材料的研究现状
• 1.5 掺杂稀土氧化物的钨铜复合材料的研究现状
• 1.6 本课题的研究目的及内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 2.材料制备与实验方法
• 2.1 材料制备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 工艺流程
• 2.1.3 材料制备中的工艺问题
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 物理性能测试
• 2.2.2 真空击穿性能测试
• 2.2.3 金相试样制备
• 3.采用纳米CuO粉末和W粉制备CuW合金
• 3.1 球磨时间对粉末粒度的影响
• 3.1.1 实验结果
• 3.1.2 分析与讨论
• 3.2 混料时间对CuO在W基体上分布的影响
• 3.2.1 实验结果分析
• 3.2.2 分析与讨论
• 3.3 还原方式对CuO-W粉末还原效果的影响
• 3.3.1 还原方式的确定
• 3.3.2 还原温度的确定
• 3.4 烧结温度对CuW合金组织与性能的影响
• 3.4.1 烧结温度对W骨架形貌的影响
• 3.4.2 烧结温度对CuW复合材料组织的影响
• 3.4.3 烧结温度对CuW复合材料性能的影响
• 3.5 CuO含量变化对CuW合金组织及性能的影响
• 3.6 本章主要结论
• 2对CuW合金组织与性能的影响'>4.CeO₂对CuW合金组织与性能的影响
• 2粉末的制备'>4.1 W-CeO₂粉末的制备
• 4.1.1 裂解粉末的形貌观察及物相分析
• 3-CeO₂粉末的形貌观察及物相分析'>4.1.2 WO₃-CeO₂粉末的形貌观察及物相分析
• 2的CuW合金显微组织'>4.3 添加CeO₂的CuW合金显微组织
• 2的CuW合金性能测试'>4.4 添加CeO₂的CuW合金性能测试
• 4.5 本章主要结论
• 5.CuW系材料真空放电性能的研究
• 5.1 真空电击穿实验
• 5.1.1 耐电压强度的测量方法
• 5.1.2 截流值和电弧寿命的测量方法
• 5.2 不同制备方法对CuW合金耐电压强度及截流值的影响
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间所取得的成绩