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本文利用熔体快淬法制备了Cu71-XCr29TiX(X=0、1、2、3、4、5, mol%)合金带,采用透射电子显微镜(TEM)分析了快淬态和不同温度时效后薄带的微观组织,利用热力学计算分析了微观组织的形成机制,采用四探针法测量了不同成分的合金带的电阻率,并结合X射线衍射(XRD)晶格常数测量分析了电阻率变化的原因;将合金带表面抛光,在高真空电弧观测平台中进行了小电流(峰值为10A)电击穿试验,测定了多次电击穿后的截流值,利用扫描电子显微镜(SEM)观察一次电击穿后的阴极斑点分布和多次电击穿后的阴极电弧烧蚀形貌。为了实现熔体快淬带的块体化,最后尝试了粉碎合金带并通过冷压烧结工艺来制备块体CuCr触头。结果表明: Ti的添加可以有效的细化熔体快淬Cu-Cr-Ti合金带的微观组织,当Ti含量大于等于3mol%时,可将Cr颗粒尺寸细化到80 nm以下。当Ti含量小于等于3mol%时,合金带的电阻率随Ti含量的增加而变化不大,当Ti含量高于3mol%时,电阻率急剧增加。电击穿试验结果表明,Cu-Cr-Ti合金带的截流值随Ti含量的增加而减小,而真空电弧寿命则呈现出相反的结果。阴极表面SEM观察发现,当Ti含量小于等于3 mol%时,随Ti含量的增加,其阴极斑点直径减小、分布分散,阴极表面电弧烧蚀降低,而Ti含量大于3 mol%时,阴极斑点积聚,电弧烧蚀相对加剧。 Ti的添加减小了Cu-Cr合金正的混合热,部分地抑制了合金的液相分解,使液相分解的开始温度降低、驱动力减小且富Cr液相的形核动力减小;而继续添加Ti(大于4mol%)时, 由于液相分解的两个液相凝固过冷度增大而使Cr相尺寸没有进一步细化。XRD分析表明,当Ti含量大于3mol%时,更多的Ti、Cr原子固溶在Cu固溶体中,造成Cu晶格畸变增大,使合金带的电阻率急剧升高。同时,由于Cu-Cr-Ti合金微观组织的细化,提高了阴极材料表面的热电子发射能力,增加了阴极材料表面的蒸汽压,降低了的截流值,并具有良好的抗电弧烧蚀能力。而当Ti含量大于3mol%时,其电阻率的急剧增大使得阴极表面的电弧烧蚀加剧。最后优化出了具有最佳电性能的合金成分并成功制备出了块体Cu-Cr触头样品。
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Basic Info :
Degree: 工学硕士
Mentor: 孙占波
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Year: 2007
Language: Chinese
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