Ag/MAX复合电触头材料的制备与性能研究
发布时间:2021-10-16 14:33
Ag基电触头是低压开关的关键部件,其性能直接影响开关寿命和电路安全。自上世纪初,性能优越的万能触头Ag/CdO为行业所青睐,应用广泛。但CdO分解产生的Cd蒸汽有毒,危害人类健康和自然环境。进入新世纪,随着全球环保政策日益严苛,美、日、欧等发达国家和地区开始限制Ag/CdO,仅允许在航天航空领域少量使用。一些无毒电触头材料,例如Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/C等,被开发用于替代Ag/CdO,但是这些材料存在诸如加工性差、接触电阻大、温升高、材料损失大等问题。到目前为止,Ag/CdO还无法被这些材料完全取代,特别是在发展中国家,Ag/CdO仍然在低压开关触头材料中占主导地位。因此,研发可与Ag/CdO性能相媲美的新型环保电触头材料迫在眉睫。本文从材料设计出发,选择兼具金属与陶瓷优良性能的MAX相及其衍生二维材料MXene作为增强相,制备Ag/MAX和Ag/MXene复合电触头材料。系统研究了MAX(MXene)与Ag的润湿性、MAX粉末的常压制备、组分和温度对Ag/MAX的影响、Ag/MAX(MXene)的电弧侵蚀性能以及机理。主要研究内容与成果如下:通过调节...
【文章来源】:东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:202 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
同批次国产Ag/CdO触头材料截面的金相观察:(a)类型1;(b)类型2
增强相含量升高易导致复合材料性能恶化;此外,复合层状触头材料的诸多问题,因此,发展节银技术这条道路也充满荆棘。.6.3 开发新增强相材料近年来,随着材料学科的发展,涌现出一批新型材料,让我们看到在开发新这条道路上充满很多未知和可能。2000 年,一种新型三元层状化合物-MAX 相到了电触头材料发展的希望。MAX 相化学式为 Mn+1AXn(M:过渡金属,A::C 或 N,n = 1, 2, 3···),具有层状晶体结构(图 1.2a),兼具金属和陶瓷的优良性引起广泛关注[92, 93]。至今已验证合成的 MAX 相有 60 多种,代表性有 Ti3AlCi3SiC2, Ti2SnC 等[94]。MAX 相具有以下特性:导电性高(电阻率 220~380×10-3μ性好(导热率 30~40 W·m-1k-1),热稳定性高,耐腐蚀和抗氧化性能优良,硬度Pa),加工性好(图 1.2b),此外,MAX 相由 Ti、Al、Si、Sn、C 等无毒元素构成,用及回收利用过程中,对人体和环境无害,符合环保要求。
图 1.3 HF 酸刻蚀 Ti3AlC2得到层状的 Ti3C2结构(MXene)。Fig. 1.3 The layered structure of Ti3C2obtained by etching Ti3AlC2.意义及研究内容意义所述,在低压开关领域,Ag 基电触头材料研究已有近百年历史。从纯 Ag 触头再到 Ag/MeO 复合触头,种类繁多,应用广泛。近年来,AgMeO 电接触,市场占有率高。其中,性能优异的 Ag/CdO 触头在应用中占主导地位。但问题日益突出,有毒 Ag/CdO 触头的使用逐渐受限,未来必将退出电触头材虽然 Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/C 等替代材料的出现在一定程度上缓解了无 Cd力,但这些材料本身存在各种问题,无法全面替代 Ag/CdO。中国在电触头材步晚,材料研发能力差,目前 Ag/CdO 仍占据着国内低压开关触头材料的绝随着全球化步伐的迈进,中国即将面临更为严苛的环保政策和更加激烈的市
【参考文献】:
期刊论文
[1]不同SnO2粒度制备的AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为(英文)[J]. 张苗,王献辉,杨晓红,邹军涛,梁淑华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[2]Recent advances in MXene: Preparation, properties,and applications[J]. 雷进程,张旭,周震. Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]含添加剂的AgNi触头材料研究进展[J]. 郭天福,付翀,王俊勃,刘松涛,薛圆圆,赵华刚. 电工材料. 2015(02)
[4]AgMeO电触头材料的研究进展(英文)[J]. 周允红,周晓龙,陶麒鹦,张浩. 贵金属. 2014(S1)
[5]内氧化法制备银氧化锡电接触材料[J]. 王松,谢明,柳青,程勇,刘满门,王塞北. 电工材料. 2014(04)
[6]制备工艺对AgSnO2(6.32)Sb2O3(3.69)触头材料组织与性能的影响[J]. 吴春萍,王鸿宇,翁桅,周孑民,易丹青. 电工材料. 2014(04)
[7]稀土对AgSnO2触头材料润湿性影响(英文)[J]. 王海涛,王景芹,杜江,孟凡青. 稀有金属材料与工程. 2014(08)
[8]添加Ti元素的纳米Ag/SnO2电接触材料的制备和研究(英文)[J]. 朱艳彩,王景芹,安立强,王海涛. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[9]AgNi触头材料应用性能及其主要制备工艺[J]. 蒋德志,章杰,白娅玲,秦琳,李镇鹏,唐更生. 电工材料. 2014(03)
[10]Bi对AgSnO2触头材料接触电阻的影响[J]. 王海涛,王景芹,朱艳彩. 电工技术学报. 2014(05)
博士论文
[1]Ag/ZnO电接触材料制备及性能研究[D]. 魏志君.浙江大学 2016
硕士论文
[1]Ti2AlC/Cu复合材料的制备表征及其摩擦磨损行为研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2014
本文编号:3439980
【文章来源】:东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:202 页
【学位级别】:博士
【部分图文】:
同批次国产Ag/CdO触头材料截面的金相观察:(a)类型1;(b)类型2
增强相含量升高易导致复合材料性能恶化;此外,复合层状触头材料的诸多问题,因此,发展节银技术这条道路也充满荆棘。.6.3 开发新增强相材料近年来,随着材料学科的发展,涌现出一批新型材料,让我们看到在开发新这条道路上充满很多未知和可能。2000 年,一种新型三元层状化合物-MAX 相到了电触头材料发展的希望。MAX 相化学式为 Mn+1AXn(M:过渡金属,A::C 或 N,n = 1, 2, 3···),具有层状晶体结构(图 1.2a),兼具金属和陶瓷的优良性引起广泛关注[92, 93]。至今已验证合成的 MAX 相有 60 多种,代表性有 Ti3AlCi3SiC2, Ti2SnC 等[94]。MAX 相具有以下特性:导电性高(电阻率 220~380×10-3μ性好(导热率 30~40 W·m-1k-1),热稳定性高,耐腐蚀和抗氧化性能优良,硬度Pa),加工性好(图 1.2b),此外,MAX 相由 Ti、Al、Si、Sn、C 等无毒元素构成,用及回收利用过程中,对人体和环境无害,符合环保要求。
图 1.3 HF 酸刻蚀 Ti3AlC2得到层状的 Ti3C2结构(MXene)。Fig. 1.3 The layered structure of Ti3C2obtained by etching Ti3AlC2.意义及研究内容意义所述,在低压开关领域,Ag 基电触头材料研究已有近百年历史。从纯 Ag 触头再到 Ag/MeO 复合触头,种类繁多,应用广泛。近年来,AgMeO 电接触,市场占有率高。其中,性能优异的 Ag/CdO 触头在应用中占主导地位。但问题日益突出,有毒 Ag/CdO 触头的使用逐渐受限,未来必将退出电触头材虽然 Ag/SnO2、Ag/ZnO、Ag/C 等替代材料的出现在一定程度上缓解了无 Cd力,但这些材料本身存在各种问题,无法全面替代 Ag/CdO。中国在电触头材步晚,材料研发能力差,目前 Ag/CdO 仍占据着国内低压开关触头材料的绝随着全球化步伐的迈进,中国即将面临更为严苛的环保政策和更加激烈的市
【参考文献】:
期刊论文
[1]不同SnO2粒度制备的AgSnO2触头材料电弧侵蚀行为(英文)[J]. 张苗,王献辉,杨晓红,邹军涛,梁淑华. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[2]Recent advances in MXene: Preparation, properties,and applications[J]. 雷进程,张旭,周震. Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]含添加剂的AgNi触头材料研究进展[J]. 郭天福,付翀,王俊勃,刘松涛,薛圆圆,赵华刚. 电工材料. 2015(02)
[4]AgMeO电触头材料的研究进展(英文)[J]. 周允红,周晓龙,陶麒鹦,张浩. 贵金属. 2014(S1)
[5]内氧化法制备银氧化锡电接触材料[J]. 王松,谢明,柳青,程勇,刘满门,王塞北. 电工材料. 2014(04)
[6]制备工艺对AgSnO2(6.32)Sb2O3(3.69)触头材料组织与性能的影响[J]. 吴春萍,王鸿宇,翁桅,周孑民,易丹青. 电工材料. 2014(04)
[7]稀土对AgSnO2触头材料润湿性影响(英文)[J]. 王海涛,王景芹,杜江,孟凡青. 稀有金属材料与工程. 2014(08)
[8]添加Ti元素的纳米Ag/SnO2电接触材料的制备和研究(英文)[J]. 朱艳彩,王景芹,安立强,王海涛. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[9]AgNi触头材料应用性能及其主要制备工艺[J]. 蒋德志,章杰,白娅玲,秦琳,李镇鹏,唐更生. 电工材料. 2014(03)
[10]Bi对AgSnO2触头材料接触电阻的影响[J]. 王海涛,王景芹,朱艳彩. 电工技术学报. 2014(05)
博士论文
[1]Ag/ZnO电接触材料制备及性能研究[D]. 魏志君.浙江大学 2016
硕士论文
[1]Ti2AlC/Cu复合材料的制备表征及其摩擦磨损行为研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2014
本文编号:3439980
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