论文摘要
随着开关设备向大容量、高电压、小型化方向的发展,对断路器中的主要部件—触头材料的综合性能提出更高的要求。CuWCr复合材料是最新研究开发的一种触头材料,它具有较高的耐电压强度和较低的截流水平,但是也存在如电导率低、脆性大等缺点。为了提高该复合材料的综合性能,并将其用于高电压、大电流真空断路器中,我们尝试采用后续的热处理改善其内部的显微组织进而提高它的综合性能。本文首先研究了固溶+时效热处理前后和固溶处理后CuWCr复合材料的显微组织、硬度、电导率和真空击穿性能,确定该复合材料能否通过固溶+时效热处理提高其综合性能。然后,通过改变固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间等工艺条件,对CuWCr复合材料进行固溶+时效热处理,并进行显微组织观察和硬度、电导率测试,研究了热处理工艺对CuWCr复合材料的显微组织和性能的影响。最后,研究了不同Cr含量的CuWCr复合材料经过相同的固溶+时效热处理后的显微组织和性能。结果表明:1.比较未热处理、固溶处理、固溶+时效处理三种不同状态的CuWCr复合材料,固溶+时效处理的硬度最高,未热处理的最低,两者的电导率相差不大,而固溶处理的电导率最低。经过100次电击穿后,固溶+时效处理的CuWCr复合材料烧蚀区域最分散,无明显的烧蚀坑,其耐电压强度最高、截流值最小、电弧寿命最长;固溶处理的复合材料耐电压强度最低、截流值最大、电弧寿命最短;未热处理的复合材料的各项电学性能介于前两者之间。2.在相同的时效处理工艺下,CuWCr复合材料经920℃固溶处理0.5h,时效组织中富Cu和富W相中析出的点状Cr颗粒较多,并且弥散细小分布。随固溶温度从890℃升高到980℃,时效处理后CuWCr复合材料的电导率逐渐降低,硬度先增大,920℃时获得最大值,随后逐渐降低。固溶时间在0.5h～2h之间变化时,时效处理后CuWCr复合材料的硬度随固溶时间延长而逐渐降低,电导率的变化趋势刚好与之相反。3.在已确定的固溶处理工艺下,CuWCr复合材料经500℃时效处理2h,显微组织中富Cu和富W相中析出的点状Cr颗粒较多,并且弥散细小分布。时效温度从450℃～600℃升高时,CuWCr复合材料的电导率和硬度均先迅速增加,500℃时,两者都达到最大值,随后逐渐降低。时效时间在1h～4h之间变化时,CuWCr复合材料的电导率和硬度均先迅速增加,2h时,两者都达到最大值,随后逐渐降低。4.在本实验条件下,CuWCr复合材料最适合的固溶+时效热处理工艺为:920℃×0.5h+500℃×2h,此时,该复合材料获得了最大的电导率和硬度。5.不同Cr含量的CuWCr复合材料经过相同的固溶+时效热处理后,随着Cr含量的减少,复合材料基体中析出的Cr颗粒减少、硬度下降、电导率逐渐升高。经过100次电击穿后,Cr含量较高的复合材料烧蚀面积较大,耐电压强度较为分散。随着Cr含量的减少,CuWCr复合材料的耐电压强度逐渐减小、截流值逐渐增大、电弧寿命逐渐缩短。
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相关论文文献
- [1].烧结温度对CuWCr复合材料组织和性能的影响[J]. 功能材料 2008(03)