真空电触头用铜铬复合材料激光增材制造工艺及性能研究
发布时间：2023-10-11 22:22
由于独特的两相“假”合金结构,铜铬合金同时具备Cu组元和Cr组元的优点,使其作为真空电触头的分断能力、耐压、抗熔焊性以及机械性能得到了很大的提升,并已经在中压领域得到广泛使用。但其高压、超高压领域还未能获得突破,主要原因是由于传统熔渗制备方法难于制备出晶粒足够细小、组织均匀、形状复杂的铜铬触头材料,以至在大的分断电流情况下抗熔焊性得不到保证、电弧烧蚀情况严重。而双筒同轴送粉式激光增材制造技术的出现为解决上述问题提供了良好的契机。本论文选用CuCr30电触头复合材料作为研究对象,采用双筒同轴送粉技术克服Cu、Cr因密度差造成的难以均匀混粉的问题,采用激光增材制造技术制备出成形性良好的大尺寸CuCr30电触头样件,采用金相、XRD、SEM、EDS等分析测试手段进行微观组织结构分析,并对所制备试样进行了电触头性能的检测。采用了控制变量法获得了激光增材制造技术的基本工艺参数:激光光斑直径3 mm,送粉速率20 g/min,搭接率30%,45钢基板厚度15 mm,Z轴提升量△Z 2mm;通过单道试验、多道单层试验、交叉试验确定了三组第一层打印试验的激光工艺参数;再通过对三组第一层试验激光参数进行...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 触头材料的发展历史
1.3 Cu-Cr合金的特性
1.3.1 Cr含量对Cu-Cr触头分断能力的影响
1.3.2 Cr含量对Cu-Cr触头机械性能的影响
1.3.3 Cr含量对Cu-Cr触头导电率、截流值及耐压强度的影响
1.3.4 Cr含量对Cu-Cr触头熔焊电流及烧蚀率的影响
1.4 Cu-Cr触头材料制备工艺
1.4.1 混粉烧结法
1.4.2 熔渗法
1.4.3 电弧熔炼法
1.4.4 自蔓延熔铸法
1.4.5 真空感应熔炼法
1.4.6 机械合金化法
1.4.7 快速凝固法
1.4.8 激光表面合金化法
1.5 激光增材制造技术
1.5.1 选区激光熔化(SLM)技术
1.5.2 激光近净成形(LENS)技术
1.6 本文研究的目的和主要内容
第二章 试验方法及试验设备
2.1 试验材料
2.1.1 粉末材料
2.1.2 基板材料
2.2 试验方法
2.2.1 粉末预处理
2.2.2 单道试验
2.2.3 单层多道试验
2.2.4 多道多层试验
2.2.5 大块试验
2.3 试验设备
2.4 分析检测设备及方法
2.4.1 显微组织分析
2.4.2 导热系数测试
2.4.3 电导率测试
2.4.4 硬度测试
2.4.5 密度测试
2.4.6 热膨胀系数测试
2.4.7 X射线衍射分析
2.4.8 扫描电子显微分析
2.4.9 电接触测试设备
第三章 铜铬电触头材料的激光增材制造工艺研究
3.1 引言
3.2 基本工艺参数的确定
3.2.1 送粉速率及气流量的确定
3.2.2 打印路径设计
3.2.3 搭接率的确定
3.2.4 基板厚度的确定
3.3 激光增材制造第一层铜铬电触头材料
3.3.1 初步单层工艺参数的确定
3.3.2 多道单层未搭接阶段
3.3.3 多道单层半搭接阶段
3.3.4 多道单层搭接偏聚阶段
3.3.5 多道单层最佳搭接阶段
3.4 激光增材制造第二层铜铬电触头材料
3.5 激光增材制造铜铬触头材料最佳激光工艺参数
3.6 本章小结
第四章 激光增材制造铜铬电触头合金的性能
4.1 引言
4.2 物理性能
4.2.1 密度
4.2.2 导热系数
4.2.3 热膨胀系数
4.2.4 导电率
4.2.5 硬度
4.3 电接触性能
4.3.1 CuCr30电触头材料的质量变化
4.3.2 CuCr30电触头材料的烧蚀形貌分析
4.3.3 电流强度对电接触参数的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3852903
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 触头材料的发展历史
1.3 Cu-Cr合金的特性
1.3.1 Cr含量对Cu-Cr触头分断能力的影响
1.3.2 Cr含量对Cu-Cr触头机械性能的影响
1.3.3 Cr含量对Cu-Cr触头导电率、截流值及耐压强度的影响
1.3.4 Cr含量对Cu-Cr触头熔焊电流及烧蚀率的影响
1.4 Cu-Cr触头材料制备工艺
1.4.1 混粉烧结法
1.4.2 熔渗法
1.4.3 电弧熔炼法
1.4.4 自蔓延熔铸法
1.4.5 真空感应熔炼法
1.4.6 机械合金化法
1.4.7 快速凝固法
1.4.8 激光表面合金化法
1.5 激光增材制造技术
1.5.1 选区激光熔化(SLM)技术
1.5.2 激光近净成形(LENS)技术
1.6 本文研究的目的和主要内容
第二章 试验方法及试验设备
2.1 试验材料
2.1.1 粉末材料
2.1.2 基板材料
2.2 试验方法
2.2.1 粉末预处理
2.2.2 单道试验
2.2.3 单层多道试验
2.2.4 多道多层试验
2.2.5 大块试验
2.3 试验设备
2.4 分析检测设备及方法
2.4.1 显微组织分析
2.4.2 导热系数测试
2.4.3 电导率测试
2.4.4 硬度测试
2.4.5 密度测试
2.4.6 热膨胀系数测试
2.4.7 X射线衍射分析
2.4.8 扫描电子显微分析
2.4.9 电接触测试设备
第三章 铜铬电触头材料的激光增材制造工艺研究
3.1 引言
3.2 基本工艺参数的确定
3.2.1 送粉速率及气流量的确定
3.2.2 打印路径设计
3.2.3 搭接率的确定
3.2.4 基板厚度的确定
3.3 激光增材制造第一层铜铬电触头材料
3.3.1 初步单层工艺参数的确定
3.3.2 多道单层未搭接阶段
3.3.3 多道单层半搭接阶段
3.3.4 多道单层搭接偏聚阶段
3.3.5 多道单层最佳搭接阶段
3.4 激光增材制造第二层铜铬电触头材料
3.5 激光增材制造铜铬触头材料最佳激光工艺参数
3.6 本章小结
第四章 激光增材制造铜铬电触头合金的性能
4.1 引言
4.2 物理性能
4.2.1 密度
4.2.2 导热系数
4.2.3 热膨胀系数
4.2.4 导电率
4.2.5 硬度
4.3 电接触性能
4.3.1 CuCr30电触头材料的质量变化
4.3.2 CuCr30电触头材料的烧蚀形貌分析
4.3.3 电流强度对电接触参数的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3852903
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3852903.html