熱處理對(duì)CuWCr復(fù)合材料顯微組織和性能的影響.pdf

1、隨著開關(guān)設(shè)備向大容量、高電壓、小型化方向的發(fā)展,對(duì)斷路器中的主要部件-觸頭材料的綜合性能提出更高的要求。CuWCr復(fù)合材料是最新研究開發(fā)的一種觸頭材料,它具有較高的耐電壓強(qiáng)度和較低的截流水平,但是也存在如電導(dǎo)率低、脆性大等缺點(diǎn)。為了提高該復(fù)合材料的綜合性能,并將其用于高電壓、大電流真空斷路器中,嘗試采用后續(xù)的熱處理改善其內(nèi)部的顯微組織進(jìn)而提高它的綜合性能。 本文首先研究了固溶+時(shí)效熱處理前后和固溶處理后CuWCr復(fù)合材料的顯微組

2、織、硬度、電導(dǎo)率和真空擊穿性能,確定該復(fù)合材料能否通過固溶+時(shí)效熱處理提高其綜合性能。然后,通過改變固溶溫度、固溶時(shí)間、時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間等工藝條件,對(duì)CuWCr復(fù)合材料進(jìn)行固溶+時(shí)效熱處理,并進(jìn)行顯微組織觀察和硬度、電導(dǎo)率測(cè)試,研究了熱處理工藝對(duì)CuWCr復(fù)合材料的顯微組織和性能的影響。最后,研究了不同Cr含量的CuWCr復(fù)合材料經(jīng)過相同的固溶+時(shí)效熱處理后的顯微組織和性能。結(jié)果表明： 1.比較未熱處理、固溶處理、固溶+時(shí)效處

3、理三種不同狀態(tài)的CuWCr復(fù)合材料,固溶+時(shí)效處理的硬度最高,未熱處理的最低,兩者的電導(dǎo)率相差不大,而固溶處理的電導(dǎo)率最低。經(jīng)過100次電擊穿后,固溶+時(shí)效處理的CuWCr復(fù)合材料燒蝕區(qū)域最分散,無明顯的燒蝕坑,其耐電壓強(qiáng)度最高、截流值最小、電弧壽命最長(zhǎng)；固溶處理的復(fù)合材料耐電壓強(qiáng)度最低、截流值最大、電弧壽命最短；未熱處理的復(fù)合材料的各項(xiàng)電學(xué)性能介于前兩者之間。 2.在相同的時(shí)效處理工藝下,CuWCr復(fù)合材料經(jīng)920℃固溶處理0

4、.5h,時(shí)效組織中富Cu和富W相中析出的點(diǎn)狀Cr顆粒較多,并且彌散細(xì)小分布。隨固溶溫度從890℃升高到980℃,時(shí)效處理后CuWCr復(fù)合材料的電導(dǎo)率逐漸降低,硬度先增大,920℃時(shí)獲得最大值,隨后逐漸降低。固溶時(shí)間在0.5h～2h之間變化時(shí),時(shí)效處理后CuWCr復(fù)合材料的硬度隨固溶時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低,電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)剛好與之相反。 3.在已確定的固溶處理工藝下,CuWCr復(fù)合材料經(jīng)500℃時(shí)效處理2h,顯微組織中富Cu和富W相中

5、析出的點(diǎn)狀Cr顆粒較多,并且彌散細(xì)小分布。時(shí)效溫度從450℃～600℃升高時(shí),CuWCr復(fù)合材料的電導(dǎo)率和硬度均先迅速增加,500℃時(shí),兩者都達(dá)到最大值,隨后逐漸降低。時(shí)效時(shí)間在1h～4h之間變化時(shí),CuWCr復(fù)合材料的電導(dǎo)率和硬度均先迅速增加,2h時(shí),兩者都達(dá)到最大值,隨后逐漸降低。 4.在本實(shí)驗(yàn)條件下,CuWCr復(fù)合材料最適合的固溶+時(shí)效熱處理工藝為：920℃×0.5h+500℃×2h,此時(shí),該復(fù)合材料獲得了最大的電導(dǎo)率和硬