CuTi,3SiC,2真空触头材料的制备与电接触性能研究

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1、中文摘要触头是在电路控制系统中具有广泛应用的真空开关的核心部件，其性能直接影响电路系统工作的可靠性与稳定性。目前制备真空接触器触头的材料主要是WC．Ag、WC．Cu和W-Cu等，由于触头严酷的工作环境对材料性能有着很高的要求，现有触头材料都存在着一定的不足，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是近年来受到广泛重视的一种新型三元层状碳化物材料，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于金属，比重更轻，同时具有良好的自润滑性和抗氧化性。因而将Ti3siC

2、2与Cu进行复合，有望得到一种新型的高性能触头材料。本文在高纯度Ti3SiC2粉体合成的基础上，用粉末冶金法制备出Ti3SiC2与Cu的复合材料。通过密度、导电性、抗弯强度等性能测试，XRD分析、SEM分析，研究了烧结温度、保温时间、材料组成对材料性能的影响，探索出制备Cu／Ti3SiC2复合材料的较佳工艺。应用相应工艺，制备了三种Cu／Ti3SiC2真空触头并将其加工成真空灭弧室，测试并研究了三种材料的截流值、分断能力、耐压值、抗烧蚀等电接触性能。研究表明，Cu／Ti3SiC2复合材料最佳的烧结温度为1000℃、最佳保温时间为120min低于或

3、高于此值，材料性能都有不同程度的降低；采用压力30MPa、烧结温度1000℃、保温时间120min，材料组合比例在50％至70％之间(铜体积含量)等工艺，可获得电阻率低于0．18微欧米，强度高于1100Mpa且韧性好的触头材料。电接触性能试验结果表明，三种Cu／Ti3SiC2触头材料截流值均低于l。84A，截流性能好于现有的Cu．W触头，随着铜含量的增加，平均截流值增大；与Cu—W触头相比，Cu／Ti3SiC2触头分断能力较高，抗烧蚀性能优异。关键词：Cu／Ti3SiC2复合材料，粉末冶金，电阻率，截流值，分断能力分类号：TB333j匕立交适太堂

4、亟±堂僮!金塞△旦S工＆△￡!ABSTRACTAscorepartofvacuumcontactdeviceappliedintheelectriccircuitcontrolsystemwidely，Theperformanceofthevacuumcontactimmediatelyinfluencereliability,stabilityofconductionsystem．Atpresentinthevacuumcontactdevice，thecommonlyusedWC．Ag、WC-CuorW-Cudonotmeetneeds，th

5、ereforethedevelopmentforhigherqualifiednewvacuumcontactmaterialhastheveryvitalpracticalsignificance．ThetemarycompoundTi3SiC2hasbeenlaymoreenlphasizeasnewcompoundmaterials．ComparedwithWCwhichiscommonlyusedastheenhancementpartoftheelectricalcontactmaterials，Ti3SiC2hassimilarele

6、ctricalresistance，betterthermalconductibilityandhighermeltingpoint．Itselasticitymodulusandcoefficientofthermalexpansionaremoreadjacenttometal，andithaslowerspecificgravity，itsself-lubricationandanti．oxidationpropertiesarebetter．Becauseoftheseadvantages，itishopefultobeutilizeda

7、snewelectricalcontactmaterialswithhighproperties．OnthebasisofhighpureTi3SiCzpowder’Spreparation，wepreparedCu／Ti3SiC2compositesthroughhot-pressprocess．Wetestitsdensity，electricconductivity，flexuralstrengthandSOon，andwestudythecompositesthroughXRD，SEM．westudiedtheinfluenceofsin

8、teringtemperature，soakingtimeandmaterialcombinationproportiononthema