机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (24): 163-176.doi: 10.3901/JME.2024.24.163
魏鑫鹏1, 吴雪莲1,2, 吴宬哲1, 孙万杰1, 丁健翔1,2,3, 柏小平4, 柳东明1, 张世宏2, 任万滨5, 孙正明1,3
WEI Xinpeng1, WU Xuelian1,2, WU Chengzhe1, SUN Wanjie1, DING Jianxiang1,2,3, BAI Xiaoping4, LIU Dongming1, ZHANG Shihong2, REN Wanbin5, SUN Zhengming1,3
摘要: 银基电触头是承载低压电器设备结构-功能一体化的关键材料,在实际服役过程中“材料组成-力学特性”的维持是抵抗电弧侵蚀进而避免电触头过早失效的关键。阐明材料在电弧侵蚀过程中纳米力学性能的演变规律,对于丰富电接触机理、开发新型电接触材料进而推动低压电器更新换代具有重要意义。设计了经不同次数电弧侵蚀的Ag/Ti2SnC电触头材料样品,并采用纳米压痕技术 (静态压痕、蠕变、连续刚度、NanoBlitz 3D压痕)对其断面近电弧侵蚀区域纳米力学性能进行了系统分析。研究发现,尽管随电弧侵蚀次数增加材料纳米力学性能逐渐退化,但退化速度呈明显减缓趋势。在侵蚀初期(1~100次)和中期 (100~1000次),力学性能下降主要归因于增强相Ti2SnC的部分分解和有限表面氧化。而在侵蚀后期(1 000~6 200次),即使电弧破坏由表及里深入了Ti2SnC内部,但表面氧化层的存在和Ag-Sn互扩散行为有效延缓了力学性能的退化速率,从而使Ag/Ti2SnC仍保持了较好的抗电弧侵蚀能力。从纳米力学角度深入剖析了Ag/Ti2SnC复合电触头材料的抗电弧侵蚀性能及其机制,为该体系材料的持续设计和优化提供了理论参考。
中图分类号: