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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。