论文题目: 新型AgC电接触材料制备及其性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 余海峰
导师: 马学鸣
关键词: 触头,纳米技术,球磨,还原剂液相喷雾化学包覆,电弧磨损,碳纳米管
文献来源: 上海大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于纳米材料诱人的特性和应用前景,本论文首次将纳米技术应用在AgC触头材料的制备中,研制出性能优异的新型AgC触头,并对其机械物理性能和耐电弧磨损性能进行了系统研究。 为整体改善传统机械混粉AgC触头的机械物理性能和耐电弧磨损性能,首先从粉体制备上入手,引入化学包覆工艺改善其成分偏聚和组织不均匀性,采用高能球磨获得纳米级石墨,作为后续银原子非均质形核核心,结合还原剂液相喷雾技术制备出纳米晶AgC包覆粉,利用该粉体良好的烧结致密性能实现了块体触头性能的全面改善。 以纯度为C%>99.5%、粒度为200目的石墨粉为原料,通过QM-1SP型行星式球磨机,经过最佳球磨时间10h高能球磨后,制备出一维纳米级石墨,平均厚度50-60nm。对球磨包覆Ag-5%C粉的X衍射测试表明,制备的包覆粉中Ag的平均晶粒尺寸约为50nm。 论文研究了制备出的纳米晶AgC包覆粉体的烧结性能及其块体触头材料的机械物理性能,研究了球磨时间对触头性能及组织的影响以及烧结温度对其性能的影响,对AgC体系三种不同的粉体制备工艺触头材料进行了组织和机械物理性能对比分析并建立了简要的机理模型分析,研究了纳米晶包覆粉的配比添加对常规机械混粉触头性能的影响。 研究结果表明,随着球磨时间的增加,AgC块体触头出现了石墨定向组织。电导率均匀组织时最高,出现石墨定向组织时降低,又随定向组织的增多而回升,但材料的硬度和致密性下降。随着烧结温度的升高,触头的致密度增加,硬度上升,电导率明显提高。在840℃左右,材料性能最佳。与机械混粉和滴加-包覆工艺相比,球磨石墨喷雾-包覆工艺制备的Ag-5%C材料具有极好的机械物理性能和更加均匀的组织。新工艺中采用还原剂液相喷雾技术,大大增加了还原剂与反应溶液单位时间接触面积,提高了分散在反应溶液中的C粉充当Ag原子非均质形核核心的几率;同时大大降低了还原剂在反应溶液中的局域浓度,有效抑制了Ag原子长大速率。两方面作用下该技术实现了细化包覆粉体及其晶粒度的作用并改善了其包覆效果,更好地消除了C在Ag基体中的成分偏聚。利用球磨-包覆工艺制备的纳米晶Ag-5%C包覆粉,混合在传统的Ag-5%C机械混粉中,实现了通过利用纳米晶粉的晶粒长大填补机械混粉材料中的微小孔隙,从而达到了改善机械物理性能的目的。
论文目录:
目录
第一章 电接触材料研究进展
1．1 电接触材料简介
1．1．1 开关电器对触头材料的基本要求
1．1．2 常用触头材料应用现状及研究进展
1．1．3 触头材料基本制造工艺
1．1．4 触头材料的新工艺、新技术
1．2 纳米技术在制备电接触材料中的应用
1．2．1 纳米技术在Cu基合金触头材料中的应用
1．2．2 纳米技术在Ag基合金触头材料中的应用
1．3 化学镀制备电接触材料研究进展
1．4 本论文课题的提出
参考文献
第二章 研究内容和研究方法
2．1 试验的技术方案及路线
2．2 高能球磨技术及基本原理
2．2．1 高能球磨技术简介
2．2．2 高能球磨和机械合金化技术原理
2．2．3 行星式球磨机简介
2．3 还原剂液相喷雾化学镀技术及其基本原理
2．3．1 化学镀技术
2．3．2 化学镀银液的组成及反应机理
2．3．3 还原剂液相喷雾化学镀技术
参考文献
第三章 粉体制备及其表征
3．1 试验原料及仪器
3．2 粉体表征仪器及晶粒度分析
3．3 纳米石墨粉的制备
3．4 纳米晶AgC包覆粉的制备
3．5 粉体表征
3．5．1 球磨纳米石墨粉的表征及球磨时间的影响
3．5．2 纳米晶AgC包覆粉的表征及球磨时间的影响
3．6 本章小结
参考文献
第四章 AgC块体触头及其机械物理性能
4．1 AgC触头的粉末冶金制备工艺
4．1．1 压制
4．1．2 烧结
4．1．3 复压
4．2 块体触头机械物理性能测试
4．2．1 密度
4．2．2 电阻率
4．2．3 硬度
4．3 试验结果及分析
4．3．1 高能球磨时间对制备AgC触头机械物理性能和组织的影响
4．3．2 烧结温度对AgC触头机械物理性能的影响
4．3．3 制粉工艺对AgC触头机械物理性能及组织的影响
4．3．4 纳米晶包覆粉对常规AgC触头机械物理性能的影响
4．4 本章小结
参考文献
第五章 新型AgC触头电弧磨损性能研究
5．1 Ag基触头材料电弧作用下的失效及其机理
5．1．1 电弧作用的理论依据
5．1．2 四个体系Ag基触头材料的电弧作用
5．2 触头电弧磨损试验
5．2．1 试验装置
5．2．2 试验方案及材料
5．2．3 试验参数
5．3 试验结果及分析
5．3．1 方案一试验结果
5．3．2 方案二试验结果
5．3．3 分断试验后组织观察分析
5．3．4 新型AgC触头电弧磨损特征
5．4 本章小结
参考文献
第六章 型式开关(断路器)试验及应用
6．1 低压断路器的原理与构造
6．1．1 断路器的结构
6．1．2 断路器的工作原理(以热-磁型断路器为例)
6．1．3 断路器的主要技术性能和参数
6．1．4 断路器的短路分断能力试验
6．2 施耐德(Schneider)小型断路器测试
6．2．1 测试参数
6．2．2 测试结果
6．2．3 测试结果分析
6．3 ABB小型断路器测试
6．3．1 测试参数
6．3．2 测试结果
6．3．3 测试结果分析
6．4 应用情况
6．5 本章小结
参考文献
第七章 碳纳米管增强新型AgC触头材料的试验研究
7．1 试验
7．2 试验结果讨论和分析
7．2．1 碳纳米管形貌观察
7．2．2 碳纳米管增强Ag-5%C包覆粉X衍射测试及SEM形貌观察
7．2．3 碳纳米管增强Ag-5%C触头机械物理性能测试及金相组织观察
7．2．4 碳纳米管增强Ag-5%C触头电弧磨损性能性能测试
7．2．5 碳纳米管增强Ag-5%C触头电弧磨损显微组织分析
7．3 本章小结
参考文献
第八章 结论
致谢
作者攻读博士学位期间发表的论文和申请的专利
发布时间: 2005-09-16
参考文献
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