熱處理對CuWCr復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度和較低的截流水平,但是也存在如電導率低、脆性大等缺點。為了提高該復合材料的綜合性能,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)部的顯微組織進而提高它的綜合性能。 本文首先研究了固溶+時效熱處理前后和固溶處理后CuWCr復合材料的顯微組

2、織、硬度、電導率和真空擊穿性能,確定該復合材料能否通過固溶+時效熱處理提高其綜合性能。然后,通過改變固溶溫度、固溶時間、時效溫度、時效時間等工藝條件,對CuWCr復合材料進行固溶+時效熱處理,并進行顯微組織觀察和硬度、電導率測試,研究了熱處理工藝對CuWCr復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復合材料經(jīng)過相同的固溶+時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+時效處

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

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

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