摘要
CuW合金具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性能和高强度等优点，被广泛地用作各种高压断路器中的触头材料。随着电力系统不断发展，目前的CuW合金不能满足断路器向着大容量、高电压、低过压、小型化、智能化对触头材料综合性能的要求。本文采用熔渗法，分别制备了掺杂稀土氧化物的CuW合金、纳米CuW合金，研究了不同制备方法对CuW材料显微组织、静态性能及电击穿性能的影响。本实验条件下的结果表明：
1．球磨混料4h已经使纳米级CuO粉末均匀的分布在W基体上；CuO的最佳还原方式为还原W-CuO混合粉末；最佳还原温度是800℃；在烧结温度为900℃时，W骨架基本形成；当CuO粉含量达到7-11wt％时，渗铜效果最好。纳米CuW合金晶粒细化且有大量的晶界的存在，电击穿发生晶界上，耐电压强度有所提高；
2．采用液一固掺杂法在钨骨架中添加的CeO_2分布均匀，添加量在0．2-1wt％，随着添加量的增加，粉末冶金法制备的CuW合金的硬度升高，而电导率变化不大；添加CeO_2的CuW合金，电击穿发生在CeO_2及其边缘；此时铜相的飞溅较小，击穿坑较浅；
3．在击穿过程中，传统的CuW合金电击穿往往发生在富铜区域，铜液的喷溅较严重，且击穿坑较大；
4．添加CeO_2相的CuW合金和纳米CuW合金的平均截流值较小，平均电弧寿命长。
Due to excellent properties in arc erosion resistance, fusion resistance and breakdown strength CuW alloys are widely used as contact materials in various high voltage breakers. With increasing development of the power system, they can not meet the requirements of increasingly stringent combination of higher voltage, larger capacity, lower over-voltage and intellience. The Cu-W alloy with CeO_2 addition and nano-CuW alloy were prepared by milling along with infiltration technique, the effect of different powder preparation techniques on the final microstructure, static properties and vacuum breakdown performance was studied. The following conclusions can be drawn from this investigation:
1. Nano-scale CuO particles can be obtained by milling. However, the powders aggregate seriously with increasing milling time. CuO particles can be uniformly dispersed into W matrix after mixing for 4h. The optimum reduction mode for CuO is to reduce the mixture of W and CuO powders and the optimum temperature is 800℃. The W skleton almost forms when sintered at 900℃. It can obtain the best infiltration effect when the content of CuO powders is 7-11wt%. For the nano-CuW alloy, the electrical breakdown usually happen on the grain boundary and the breakdown strength increases slightly due to the finer grains and large numbers of grain boundary.
2. The 0. 2~1wt% CeO_2 additive can be distributed uniformly in the tungston skelton by liquid- solid doping method. With increasing CeO_2, the hardness of the CuW alloy prepared by powder metallurgy increases, but the electrical conductivity does not change almostly. For the CuW alloy with CeO_2 addition , the electric breakdown appear on the CeO_2 particles and their surrounding ares. The molten copper has less splash and the breakdown pits are more shallow.
3. During the breakdown process, the electric breakdown districts of CuW alloy usually appear on the Cu-rich region, and have serious splash, and the formation of lager breakdown pits.
4. The CuW alloy with CeO_2 addition and nano- CuW alloy have small chopping current and long arc life.
引文
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