Оптимізація структури, властивостей та умов виготовлення Cr-Cu композицій для дугогасильних вакуумних контактів з підвищеною електроерозійною стійкістю - Автореферат

Особливості формування структури в системі Cr-Cu в залежності від властивостей вихідних порошків, умов спікання та обробки тиском на кінцевої стадіїї доущильнення композиції в літературі вивчено недостатньо. Відомо, що добавка елементів ряду заліза у композиції Cr-Cu сприяє поліпшенню експлуатаційних характеристик вакуумних контактів з них, але адгезійні характеристики й особливості структуро-та фазоутворення в цих системах при рідкофазному спіканні дотепер не досліджено. В умовах комутації струму у вакуумі в робочому шарі контактів утворюється вторинна структура, формування якої супроводжується зміною експлуатаційних характеристик. Природу цього явища не вивчено, систематичні дослідження вторинної структури та її впливу на характер розповсюдження тепла в робочому шарі контактів в літературі відсутні. Для досягнення поставленої мети необхідно було провести наступні дослідження: •аналіз гранулометричного складу і морфології порошків хрому і міді та виявлення оптимальних режимів їх змішування;У першому розділі проведено літературний огляд досліджень по вивченню впливу складу матеріалу контактів на їх робочі характеристики, а також основних труднощів одержання Cr-Cu композицій с необхідними властивостями. У другому розділі представлені характеристики вихідних порошків, розглянуто умови оптимізації режиму змішування, проведено термодинамічний аналіз взаємодії основних компонентів системи Cr-Cu з домішками, що входять до складу технічно чистих порошків, в різних середовищах при підвищених температурах. Частинки електролітичного порошку хрому мають довільну полігональну форму і середній розмір 100 мкм (рис.1, в); хімічний склад порошку (% мас.): O - 0,04, N ? 0,007, H ? 0,003, C - 0,008, Si-0,008, S - 0,002, P ? 0,001 , Fe - 0,008 , Ni-0,05. У контактній парі Crt-(Cu 10Fe)р перехідний шар щільний з чітко окресленою межею з боку міді (рис.3, в), в контактній парі Crt-(Cu 9,8Co)р виявлено характерні стовпчасті кристали, орієнтовані перпендикулярно межі поділу фаз і дисперсні включення в обємі краплі, у складі яких виявлено хром і кобальт (рис.3, г). Аналіз мікроструктури композицій, отриманих просоченням порошку хрому і подальшим рідкофазним спіканням, показав, що особливості формування структури залежать від природи добавки і типу порошку хрому.У дисертації вирішено науково-технічну задачу оптимізації структури, властивостей і умов одержання композицій Cr-Cu для вакуумних дугогасильних контактів з підвищеною ерозійною стійкістю. Термодинамічне моделювання хімічної взаємодії хрому і міді з основними домішками, що містяться у складі порошків (O, C, Si, S, Fe), в інтервалі температур 1000...1800 К в різних середовищах показало, що основна частина домішок звязується з хромом. Основним механізмом росту тугоплавких частинок є дифузійна коалесценція, що підтверджується аналізом кінетики росту лінійних розмірів частинок і кінетики зменшення міжфазної питомої поверхні в мікроструктурі композицій. Дифузія у твердій фазі перехідного шару в мікроструктурі композицій Cr-Cu-Ni контролює процес росту тугоплавких частинок при спіканні, що підтверджується оцінювальними розрахунками коефіцієнту взаємної дифузії елементів у перехідному шарі по трьох дифузійних рівняннях в рамках моделі двох концентричних сфер. Моделювання поширення тепла в композиції Cr-Cu показало, що збільшення дисперсності хрому при формуванні вторинної структури сприяє встановленню більш рівномірного температурного режиму контактів, що може бути однією з причин відомого факту поліпшення експлуатаційних характеристик вакуумних контактів після проведення визначеного числа комутацій струму.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ