摻雜對(duì)鎢銅合金組織性能和電弧特性的影響.pdf

1、鎢銅合金具有良好的耐電弧燒蝕性、抗熔焊性和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地用作各種高壓斷路器中的觸頭材料。隨著高壓輸變電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷日益增加、控制系統(tǒng)不斷發(fā)展,對(duì)鎢銅電觸頭材料的要求也更加苛刻。本文旨在通過摻雜的方法來提高鎢銅合金的綜合性能,并深入探討不同摻雜物對(duì)合金電弧特性的影響。研究中采用熔滲法制備了分別添加硼、鈮和鈰的鎢銅合金,通過電子掃描、X射線衍射、高速攝影和電弧燒蝕等手段分別研究了各種摻雜物對(duì)鎢銅合金顯微組織、物理性能和電弧特性的影響。結(jié)

2、果表明：1.鎢銅合金中B的摻雜量在0～0.9(wt％)范圍時(shí),相對(duì)密度和硬度呈先升后降的趨勢(shì),均在摻雜量為0.3%時(shí)達(dá)到極值。當(dāng)B的摻雜量不超過0.7%時(shí),電導(dǎo)率呈略微下降趨勢(shì),當(dāng)摻雜量為0.9%時(shí),電導(dǎo)率值下降至很低。組織中的銅相較商用樣品變的十分細(xì)小,隨著摻雜量的增多,孔隙和團(tuán)聚現(xiàn)象有所增加。2.鎢銅合金中Nb的摻雜量在0～4.0(wt%)范圍時(shí),相對(duì)密度和硬度均呈上升趨勢(shì),但當(dāng)摻雜量大于2.0%時(shí),上升趨勢(shì)減緩。電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì),

3、但變化不大。組織中的銅相變的細(xì)小均勻,隨著摻雜量的越多,偏聚現(xiàn)象增加的并不明顯。3.鎢銅合金中Ce的摻雜量在0～2.5(wt%)范圍時(shí),相對(duì)密度變化不大,無(wú)明顯上升或下降趨勢(shì)；硬度值隨著摻雜量的增加略有上升；電導(dǎo)率在摻雜量為1.5%時(shí)達(dá)到最大值。組織中銅相大小無(wú)明顯變化,分布更為均勻。4.通過綜合比較,摻雜0.3%的硼、2.0%的鈮、1.5%的鈰的WCu合金綜合性能最佳。其中硼對(duì)合金的影響方式主要為彌散強(qiáng)化；鈮對(duì)合金的影響方式主要為固溶

4、強(qiáng)化和增大了鎢與銅之間的潤(rùn)濕性；鈰對(duì)合金的影響方式主要為鈰的細(xì)化晶粒作用及凈化效果。5.通過高速攝影實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)摻雜硼、鈮、鈰的鎢銅合金與商用鎢銅電觸頭材料的電擊穿過程均有起弧階段、電弧穩(wěn)定燃燒階段和滅弧階段。只是摻雜不同元素的合金三個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間和等離子云的體積、溫度不同。形弧時(shí)間從長(zhǎng)到短依次為WCu-Nb,WCu-B,WCu-Ce,商用WCu合金；電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)間從長(zhǎng)到短依次為商用WCu合金,WCu-Ce,WCu-B,WCu-Nb。