电接触材料[1,2]主要用于制造真空开关、断路器和接触器[3~5]
铜基合金电接触材料,常用于制造大电流和中、高压电器真空开关
高压铜基电触头材料,包括CuBi、CuW和CuCr[6~8]
CuBi触点的抗熔焊性良好、截流值较低,但是强度低、电弧侵蚀大和寿命较短[9,10]
CuW触点的导热性、导电性、抗电弧侵蚀性能良好[11],但是随着Cu含量的提高侵蚀区域集中在触头中心区域不能扩散到触头表面,使触头因局部严重烧蚀而失效
CuCr触头的开断性能、抗电弧侵蚀性能、抗熔焊性能和低截流值良好,可用于制造新一代中、高压大功率真空开关[12]
随着电器向高电压和大电流发展,传统的CuCr触头已不能满足要求
对CuCr触头的电弧侵蚀特性,已经开展了大量的研究工作
王力军等[13]研究了CuCr触头材料阴极和阳极表面形貌,但是未深入研究触头的微观组织对其电弧侵蚀行为的影响
王亚平等[14~16]制备纳米晶CuCr材料并研究了耐压性能,发现纳米晶Cr相尺寸细化后其耐压强度高于粗晶CuCr材料
修士新等[17,18]研究了CuCr触头性能与Cr含量占比的关系,发现Cr含量降低能提高触头分断能力,但是触头的侵蚀加剧
赵来军等[19]研究了直流低电压、小电流条件下纳米CuCr50触头材料的电弧侵蚀量与分断燃弧时间和触头表面形貌之间的关系
结果表明,纳米CuCr50触头材料的平均分断燃弧时间和侵蚀量均高于两种微晶CuCr50触头材料
纳米CuCr50阴极触头的表面电弧烧蚀比较均匀,两种微晶CuCr50触头阴极表面局部电弧烧蚀严重
对CuCr触头的电弧运动行为,也开展了大量研究
王亚平等[20,21]研究了CuCr触头材料的微观组织对电弧阴极斑点运动行为的影响,发现电弧主要发生在电压击穿的Cr相上
同时,当Cr相尺寸小于阴极斑点尺寸时,阴极斑点会由跳跃式运动变为连续式运动,但是未能进行定量分析
李仁杰等[22]发现,随着Cr含量的提高CuCr触头的阳极电弧比阴极更集中,Cr含量的降低使阴极斑点径向扩散加快
庞先海等[23,24]针对CuCr触头真空开关,模拟横向磁场触点间阴极斑点初始扩散阶段的特性
结果表明,阴极斑点速度随横向磁场分量的增加呈线性增加,阴极斑点与逆行运动方向的夹角为磁场与阴极表面夹角的一半
冯宇等[25]研究纳米晶CuCr25触头电弧侵蚀时发现,粗晶CuCr25触头阴极
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