開關(guān)電器觸頭材料噴濺侵蝕模型研究及其試驗(yàn).pdf

1、本文主要研究了噴濺侵蝕現(xiàn)象，建立了噴濺侵蝕量與材料性質(zhì)參數(shù)之間的關(guān)系模型。為研究噴濺侵蝕特征，文章建立了熔池流動(dòng)與傳熱模型，計(jì)算了液態(tài)熔池流速場(chǎng)的分布，分析了熔池流動(dòng)特征。計(jì)算結(jié)果表明:熔池中部分流動(dòng)區(qū)域處于紊流區(qū)，它是噴濺的易發(fā)區(qū)和集中區(qū)。一方面紊流流體瞬時(shí)速度存在不規(guī)則性和隨機(jī)性，它直接導(dǎo)致噴濺現(xiàn)象在微觀上具有隨機(jī)性和離散性；另一方面紊流流體的時(shí)平均速度具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律使熔池噴濺量在宏觀上具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律。根據(jù)噴濺現(xiàn)象的上述特性，論文建立了

2、兩種噴濺侵蝕模型：基于能量漲落的噴濺侵蝕模型和基于概率統(tǒng)計(jì)的噴濺侵蝕模型。基于能量漲落的噴濺模型指出噴濺是熔池動(dòng)能與表面張力束縛能的競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，只有液滴動(dòng)能超過了熔池表面張力束縛能才有可能發(fā)生噴濺現(xiàn)象。為此，模型分析了熔池的受力情況，討論了熔池的受力與熔池動(dòng)能和表面張力束縛能的關(guān)系，最后得出了熔池動(dòng)能、表面張力束縛能與噴濺量大小的定量關(guān)系。模型仿真結(jié)果表明：①觸頭發(fā)生噴濺侵蝕時(shí)，噴濺率存在突變現(xiàn)象；②當(dāng)觸頭材料的粘滯系數(shù)介于0.1～1.

3、0之間時(shí)，粘滯系數(shù)的變化對(duì)材料噴濺量有很大影響；當(dāng)粘滯系數(shù)小于0.1時(shí)，它的變化對(duì)噴濺幾乎沒有影響。從概率統(tǒng)計(jì)的角度考慮，紊流、熔池氣泡的逸出和熔池暴沸是影響噴濺概率的主要因素，噴濺概率由熔池大小、幾何尺寸和熔池溫度這三個(gè)基本參量唯一決定。在此結(jié)論的基礎(chǔ)上，文章討論了熔池基本參數(shù)與噴濺概率的關(guān)系，建立了能計(jì)算噴濺量相對(duì)大小的概率統(tǒng)計(jì)噴濺侵蝕模型。計(jì)算發(fā)現(xiàn)：由兩種純金屬構(gòu)成的復(fù)合材料，難熔金屬含量越多，噴濺量越??；計(jì)算還發(fā)現(xiàn)，增大密度、比

4、熱、熔化潛熱和熔點(diǎn)等有利于減少噴濺侵蝕。為了驗(yàn)證模型的正確性，文章選擇AgSnO2、AgNi10、AgNi0.15三種材料分別進(jìn)行了阻性、感性和燈負(fù)載條件下的侵蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)量了觸頭侵蝕量和表面成分的變化，拍攝了觸頭表面的微觀侵蝕形貌。結(jié)果表明：在三種負(fù)載條件下，三種材料侵蝕量的大小均為AgSnO2