Ag-TiB2触头材料的组织与性能研究

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本文分别采用热压法和放电等离子烧结法(SPS)制备了Ag-4wt%TiB2触头材料,系统研究了TiB2粒度、烧结温度、烧结工艺以及Ag颗粒大小对Ag-4wt%TiB2触头材料组织、性能以及耐电弧侵蚀性的影响。借助扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)和能谱仪(EDS)对材料的组织、物相成分以及侵蚀形貌进行了表征与分析。通过以上研究可获得以下结论:  (1)细小的TiB2颗粒有助于制备致密且第二相弥散分布的Ag-4wt%TiB2触头材料。采用O.4μmTiB2制备的Ag-4wt%TiB2触头材料具有最佳的性能,致密度、硬度和导电率分别为93.5%、61.2HB和82%IACS。  (2)随着TiB2颗粒的减小,一次电弧侵蚀后Ag-4wt%TiB2触头材料表面侵蚀区域更加分散,蚀坑变小变浅,侵蚀程度明显降低。而40次电弧侵蚀后采用0.4μmTiB2颗粒制备的Ag-4wt%TiB2触头材料燃弧时间最短,侵蚀面积最大,表面蚀坑凹凸起伏程度最小。说,明细小的TiB2颗粒有助于提高Ag-4wt%TiB2触头材料耐电弧侵蚀性。  (3)随着烧结温度的升高,采用放电等离子烧结法制备的Ag-4wt%TiB2触头材料的硬度和致密度先增大后减小,而导电率逐渐增大。与650℃时相比,当烧结温度升高到750℃时,Ag-4wt%TiB2触头材料的硬度、致密度和导电率分别增加了6.5%、1.2%和6.3%。  (4)在单次电弧作用下,Ag-4wt%TiB2触头材料随着SPS制备温度的升高,侵蚀区域面积增大,蚀坑变得分散且较浅,侵蚀程度降低。而经过40次电弧作用后材料的平均燃弧时间随着烧结温度的提高逐渐减小,在750℃时降低到最小值16.13ms,且燃弧时间随着操作次数的增加波动减小。电弧侵蚀表面随着烧结温度的升高蚀坑变浅,侵蚀区域增大,耐电弧侵蚀能力提高。  (5)对热压法和放电等离子烧结法制备的Ag-4wt%TiB2触头材料的物理性能和电弧侵蚀性能的对比研究表明,放电等离子烧结法制备的Ag-4wtTiB2触头材料具有更高的致密度、导电率和硬度,且耐电弧侵蚀性提高。  (6)0.4μmAg粉制备的Ag-4wt%TiB2触头材料在650℃保温5min时致密度、导电率和硬度比72μmAg粉制备的触头材料分别提高了1.7%、10.1%和28.6%。一次电弧作用下亚微米Ag粉制备的Ag-4wt%TiB2触头材料表面的侵蚀区域变得更加分散,蚀坑小且浅。在40次电弧作用下,Ag-4wt%TiB2触头材料的燃弧时间增大,电弧稳定性提高。侵蚀区域显著增大,侵蚀程度明显降低,说明细小的Ag粉有利于提高Ag-4wt%TiB2触头材料的耐电弧侵蚀性。
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