钨铜是什么材料？
因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度等优点，常被用作电触头材料。但由于电触头频繁接通、断开负载电流，表面相互接触摩擦磨损，且在高电压大电流作用下，表面微小区域容易引起电弧烧蚀，导致触头发生严重的局部熔化，继而过早失效。为解决这一问题，早期有学者提出从触头的结构尺寸、钨粉粒度以及钨铜含量配比等方面来改善这一问题，但效果不太明显。近年来，又有学者提出以新型的钨铜电触头材料来解决电弧烧蚀问题，如用钨、铜纤维来代替原始的粉体材料；通过机械合金化或热还原等技术得到纳米晶的钨铜合金。
钨铜合金表面纳米化处理
纳米材料在力、光、电、热、化、磁学等方面有着区别于传统粗晶材料的优异性能。但多限于零维和一维，至于三维的纳米块体金属材料并不多见。虽然在实验室条件下已实现了块体材料的纳米化，但其制备技术复杂，成本过高，难以应用于大规模工业生产。针对材料在服役过程中失效往往始于材料表面这一现象
赫达公司技术提出了表面纳米化技术。同时，根据Hall-Petch公式可知，随着材料晶粒尺寸的减小，其相关性能呈指数关系增大。再者，研究发现，钨铜电接触材料性能取决于其结构组织：细小且分布均匀的显微组织可提高击穿电压、降低截流值、使烧蚀坑更为分散，从而大幅提高材料使用性能和寿命。因此，钨铜合金的表面纳米化有着重大的实际应用意义。为此，对钨铜合金表面进行处理，使其表面获得一定厚度的纳米层，旨在探索提高电触头材料抗烧蚀性能和使用寿命的新途径。钨铜合金表面纳米化电弧烧蚀实验
对钨铜合金进行电弧烧蚀实验。由于电弧温度可在几微秒内达到4000~50000K的高温，能量集中释放，在合金表面和近表面层，从而引起合金表面物质的蒸发、熔化、转移和喷溅。钨铜合金在电弧烧蚀后的熔层形貌可以反映触头材料抗电弧烧蚀能力的大小。
产生的烧蚀坑比在同样条件下未经纳米化处理的烧蚀坑浅且小，这说明表面纳米化能抑制电弧乃至快速熄灭电弧。分析其原因有以下几点：
1、纳米化造成大量的晶界，电子跃迁越过晶界势垒能，易在表面形成较大区域而非局部集中的烧蚀坑
2、纳米化造成表面的强度提高，致使电弧离子易在材料的表面反射，消耗部分能量从而使材料的烧蚀减轻
3、表面纳米化导致表面一定厚度区域粘结相铜呈网络状均匀分布在钨骨架周围，其良好的通路使飞溅的铜易从材料表面带走一定的热量，以避免合金的进一步烧蚀
4、材料表层经过超音速微粒轰击后，合金的性能得到一定程度的改善，由电弧烧蚀模型可知，其电弧烧蚀可得到抑制，故提高了材料的抗电弧烧蚀能力，达到延长电触头寿命的目的。
钨铜合金表面纳米化结论
1、采用超音速微粒轰击方法可以在Cu-W70假合金表面制备出十几微米厚的纳米层，晶粒尺寸约80nm，且最佳纳米化效果出现在次表层。
2、Cu-W70假合金经超音速微粒轰击后，表面纳米化层的显微硬度显著提高，较原始基体提高40%~60%，而电导率的影响不显著，基本未变。
3、表面纳米化能够抑制电弧和快速熄灭电弧，达到抗电弧烧蚀的目的。
阿里商铺二维码
