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随着人类对电力的依赖程度和需求量与日俱增,控制电力系统安全运行的真空开关成为电力行业中日益重要的关键设备。触头材料是真空开关的核心,其性能直接影响传导系统工作的可靠性、稳定性。目前真空接触器中常用的WC-Ag触头材料价格昂贵、电磨损量较大;而WC-Cu或W-Cu触头材料截流水平、电寿命特性明显偏低,因此研制开发综合性能更高的新型真空触头材料具有非常重要的现实意义。Ti3SiC2三元层状陶瓷是近年来受到广泛重视的一种新型材料,与目前触头材料中常用的增强相碳化钨相比,其电阻率相当、热导率和熔点更高、模量和热膨胀系数更接近金属、比重更轻,具有良好自润滑性和抗氧化性。用它代替碳化钨和铜进行复合,能够减轻触头重量、降低成本,提高材料的电接触性能,节省战略资源钨,因此Ti3SiC2/Cu复合材料有望成为一种高性能的新型真空触头材料。为了改善Ti3SiC2与Cu的界面结合状况,本文首先对纯Ti3SiC2粉体进行了化学镀铜处理,然后在前期制备工艺研究的基础上,对复合材料烧结保温时间进行了进一步优化,并对比了镀铜粉体与未镀铜粉体制成复合材料后性能的差异。研究结果表明,使用镀铜Ti3SiC2粉和纯Ti3SiC2粉制成的Ti3SiC2/Cu触头材料具有很高的电导率,且抗弯强度极高;镀铜后复合材料的密度有所提高,但电导率改善效果不理想。分析表明影响Ti3SiC2/Cu复合材料导电性能的因素主要有两个:即致密度和界面反应程度,提高致密度、降低界面反应程度,有助于提高复合材料的电导率。在保持其它工艺参数相同的条件下,延长保温时间可以提高Ti3SiC2/Cu复合材料的致密度和电导率。在本文实验范围内,采用40vol%纯Ti3SiC2与60vol%Cu在烧结温度1000℃、压力39MPa、保温时间120min的真空条件下,制备出的Ti3SiC2/Cu触头材料的电阻率达0.047μΩ·m,抗弯强度达到1256.83MPa,综合性能已超过目前实际使用的WC-Cu触头材料。为进一步检验Ti3SiC2/Cu触头材料的实用性能,把制备出的触头材料加工成(?)32×5mm的真空接触器触头,顺利通过了铜钎焊实验,并制备出三个真空灭弧室,测试了灭弧室的真空度和短时工频耐受电压,其性能均高于该类型产品的技术要求。