汽车继电器用agmeo电触头材料抗熔焊行为的研究

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1、华中科技大学博士学位论文摘要电触头是继电器的关键部件之一其性能直接关系到继电器的工作寿命和可靠性随着欧盟环保指令的实施以及汽车供电系统由14V升高到42V的趋势汽车继电器的服役条件对电触头材料提出了更加苛刻的要求在触头的各种失效形式中最为严重的是电弧放电导致的触头熔焊对熔焊现象进行理论上的分析能够为触头材料的设计和生产提供指导为便于后续对触头材料进行电性能测试本文设计了一个电接触模拟试验装置可用于模拟继电器触点工作状态测试触头材料的抗熔焊能力采用电磁铁和弹簧配合作用控制触头的往复运动触头材料装夹电流和电压信号采集方便本文在圆柱坐标系中建立了AgMeO复合触头材料在电弧作用下传热与熔池流动

2、过程的数学模型并采用有限体积法计算了触头材料的温度场流速场和浓度场详细分析了触头材料熔池形貌及其演化过程特点讨论了基体材料及第二相金属氧化物性质对AgMeO触头材料抗熔焊能力的影响温度场计算结果表明电弧能量作用于触头材料后触头材料经历了从室温至熔点熔点至沸点沸点至最高温度点然后开始冷却至沸点熔点开始凝固直至冷却到室温五个不同的状态阶段电弧作用是对触头材料再加工的物理化学冶金过程因此极大改变了触头材料原有的成分组织和性能触头材料凝固过程具有易于7-17-1形核熔池温度梯度大10K·m冷却速度极快10K·s易形成孔洞疏松结构甚至会发生化学反应等五个突出的特点对MeO体积分数一定的AgMeO触

3、头材料改变MeO的热导率比热容密度分解温度和分解焓对触头材料的抗熔焊能力影响不大增大MeO的体积分数有助于提高触头材料的抗熔焊能力但会增加触头材料的电阻率为保证触头材料电性能MeO体积分数宜控制在20以内不同电弧输入功率对触头材料熔焊力的影响巨大输入功率加倍其相应的熔池I华中科技大学博士学位论文接触面积亦加倍熔焊力加倍因此对不同材料产生和分散电弧性能的研究是触头材料抗熔焊性能研究的重点在小电流条件下触头材料熔池中流体的流动主要受表面张力驱动其次是电磁力作用而浮力的影响不大电弧作用下熔池中流体流动方向由表面张力温度系数所决定具有负表面张力温度系数的流体将从熔池中心向熔池边缘流动而具有正表面

4、张力温度系数的流体将从熔池边缘向熔池中心流动添加能增大液态银表面张力温度系数至零左右的合金元素不仅可以减小触头材料喷溅概率而且可减小触头材料熔池体积从而有利于银基触头材料的均匀稳定最后本文讨论了由于熔池流动造成MeO成分偏聚的现象计算表明熔池中流体流动会使触头表面的MeO平均含量升高触头表面MeO的富集使熔化面积增加但熔焊强度下降熔焊力下降因此有利于触头材料抗熔焊MeO的密度对成分分布的影响较小但在MeO的质量分数一定时选择低密度的氧化物能够使其体积分数增加熔焊力下降总之提高AgMeO触头材料的抗熔焊能力应优先考虑添加合金元素提高AgMeO触头材料分散和熄灭电弧的能力其次在质量分数一定的

5、情况下选择低密度的MeO虽然使熔池的面积增加但是能够降低触头的熔焊力从而提高触头材料抗熔焊能力关键词复合材料AgMeO电触头熔焊行为熔池流动表面张力数值分析II华中科技大学博士学位论文AbstractElectricalcontactmaterialsarethekeycomponentofrelays.Theirperformancehasgreateffectontheduabilityandreliabilityofrelays.WiththeimplementofenvironmentrestrictionfromtheEuropeanUnionandthevoltageofpo

6、wersupplyincreasingfrom14Vto42Vinautomobile,therequirementsfortheelectricalcontactmaterialsusedinautomobilerelaysbecomemoreandmorerigorous.Arcweldingofelectricalcontactsisthemostfatalfailuretotheswitchrelays.Theresearchonthebehaviorofarcweldingofelectricalcontactswillservethedesignandfabricationo

7、fthemwell.Anapparatuswhichsimulatedthecontactprocesswasdesignedtotestthearcweldingresistanceofelectricalcontactmaterials.Themovementofthecontactswascontrolledbytheelectromagnetandsprings.Thecontactforcecouldbeadjusteda