纳米复合银基电触头材料的研究.pdf

第33卷第11期稀有金属材料与工程Vo1．33，No．11
20o4年l1月RAREMETALMATERIALSANDENG}INEERINGNovember2004

纳米复合银基电触头材料的研究

王俊勃，一，李英民2，王亚平，丁秉钧

(1．西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)
(2．西安工程科技学院，陕西西安710048)
(3．中国科学院金属研究所材料科学国家实验室，辽宁沈阳110016)

摘要：利用高能球磨技术及热压烧结工艺制备出第二相弥散均匀分布于Ag基体中的纳米复合AgNi和AgSnO2触头，
对复合粉末和合金触头进行了x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析。结果发现：经长时间
高能球磨后，复合粉末的晶粒明显细化，第二相粒子尺寸已达到40am左右，并在球磨过程中通过嵌入、焊合弥散分布于
Ag基体中，消除了传统方法第二相聚集及在晶界处的连续析出等缺陷。在退火、热压过程中第二相并未明显长大，仍
保持在50am左右。对触头进行SEM观察时发现，2种触头的晶界处都保持着有利于电性能的Ag膜。与常规商用触
头相比，纳米复合触头有分散电弧作用，表面没有明显的熔池和液体喷溅，呈现出较好的耐电弧侵蚀特性。

关键词：高能球磨；纳米复合；电触头；电弧侵蚀
中图法分类号：TG146．4文献标识码：A文章编号：l002．185X(2004)11．12l3．05

震动式高能球磨机(SPEX8000M型)制备出AgNi和
1引言
AgSnO22种纳米复合粉末，粉末的球磨参数如表1所
现代化工业的发展对触头性能的要求越来越高，示。随后将粉末真空退火、冷压成坯，在真空热压烧
用常规方法制备的复合触头逐渐在电气性能和加工性结炉内热压烧结致密化，最后真空退火。
能方面暴露出不足。目前，人们主要通过改进制备工
艺和合金化的方法改善触头的物理性能和电气性能，表1高能球磨制粉的工艺参数
Tlable1High-energyballmillingparameters
然而都未取得很满意的效果【】q]。近年来纳米技术的兴
起和发展为触头材料的研究提供了新的方向【4，。由于
纳米复合材料具有很大的比表面积，2个混合相之间
有很大的界面，界面上异相相互作用而产生了许多体
相材料不具备的特殊性能f6】。因此研究纳米复合电触
头的制备工艺和电弧特性具有重要的理论意义和广阔
的工业应用前景。本实验采用高能球磨法制得AgNi用WD．Z型和FQR．7501型涡流无损电导仪测定
和AgSnO纳米复合粉末，并通过粉末均匀混合，在电阻率；触头硬度和密度等物理性能见表2。
一定温度下烧结、热压等流程制备出致密的AgNi和利用光学显微镜、TEM．200CX型透射电镜、
AgSnO2触头合金。通过控制烧结温度和工艺条件使HITACHI．$2700型扫描电镜对粉末及试样进行组织观
第二相纳米晶粒的长大限制在一定的范围之内，实现察；在RIGAKUD／MAX．3C型x射线衍射仪上对粉
纳米级的第二相均匀分布在银的基体上，对比分析它末进行结构分析，将制备出的触头样品和传统商用触
们和一般的触头材料的电弧侵蚀形貌特征，阐述了纳头进行燃弧实验，实验在自制真空灭弧室中进行。
米复合触头的耐电弧侵蚀特性及机理。
3结果与分析
2实验
3．1复合粉末分析
用搅拌式高能球磨机(Simoloyer01—2LM型1和从图1和图2两种复合粉末的XRD谱发现，原

收到初稿日期：2003．12．08；收到修改稿日期：2004．03．29
基金项目：国家自然科学基金(5007l043，50271050)、国家“863”高科技计划(200lAA3207l4)；陕西省教育厅重点项目(02JC23)
作者简介：王俊勃，男，1966年生，博士生，教授，西安工程科技学院，陕西西安710048，电话：[phone]

·】2】4稀有鱼属忖料门33卷

始粉末中Ag手¨第。相均有明显的衍剁峰：球耐后Ag
的衍射峰强度明显F降，衍射峰宽化．第一相的衍射
峰变得很微弱退火后第二相的衍射峰摹本没宵变化，
A的峰高上升，蹙度减小，但娈化不』=，这说明退火
后Ag的晶粒稍有长大，但第棚长大不明，另外，
从经不同球麝时州的AgNi粉末的xRD谱t圈2)可
以看出，随着球麝时间的增加，Ag和Ni的射峰强
艘下降且明显宽化，这足晶粒细化的结果rf1此可见，陶3复合糟^球磨后帕TEM舱¨
经过球磨后复合粉末的晶粒明显细化．尤其是粉末中Fig3TEMmicrographsofcompositepowderafterbaLI

第二相已被细化到纳米级。rallied：Ia)AgNiand(b)AgSnO2

0Ag{从图4纳米复合触头的TEMJ{c{Il=々可以