[00115394]制造钨鉻—铜复合材料的烧结熔渗法

本项目属于金属材料中的有色金属及其合金材料领域,针对断路器不断向超高压方向发展所必需的核心部件——CuW系电触头制造技术及其耐电弧烧蚀性能展开研究。 主要科技内容：（1）发明了采用烧结熔渗技术制备CuWCr电触头的方法,尤其是提出采用机械合金化技术制备具备不同固溶度的超细W-Cr/Cr-W合金粉末,压制烧结来制备WCr骨架的方法;（2）熔渗铜后分别制成以WCr或CrW固溶体为骨架,以连续分布的铜为基体的CuWCr复合材料;（3）通过固溶时效处理CuWCr复合材料, 在基体（金属或固溶体）中获得弥散分布的第二相质点,使复合材料的强度大幅提高;（4）通过高速摄影观察CuWCr复合材料电击穿过程中阴极斑点的运动,结合扫描电镜观察电击穿后材料表面烧蚀状况,确定首击穿相的位置以及阴极斑点发生分裂现象时材料组织中各相的临界尺寸、分布,及对应的适宜W、Cr粉末配比;（5）对该材料进行了真空电击穿实验和型式试验;（6）实现了CuWCr电触头材料的批量生产;（7）实现了CuWCr电触头材料在多个型号的新型高压断路器中的应用。 技术性能指标：CuCrW触头含氧量低,小于40ppm,其耐电弧烧损性能优良;耐电压强度大于1X108V/m,截流值小于2.3A（初始电流65A）,燃弧时间小于25ms;动热稳定性好;电寿命稳定提高到16次以上,最高可达到20次。 技术的创新性： （1）提出以WCr固溶体骨架取代W骨架,采用立式烧结熔渗法制备CuWCr复合材料; （2）通过在W骨架中固溶Cr形成WCr固溶体,实现由单一组元首击穿相向固溶体型首击穿相的类型转变;使电弧在CuWCr材料表面得到有效分散,从而减少了电弧的集中烧蚀,提高了耐电弧烧蚀能力,提高耐电压强度,降低了截流值; （3）采用机械合金化的方法制备WCr合金粉末,分别在还原性气氛和真空（石墨加热体）内烧结WCr固溶体骨架,使骨架中的Cr、W得到双还原。 技术的成熟程度,适用范围和安全性： 在我国高压断路器由压气式向自能式的更新换代中,使断路器的使用电压等级提高到252kV,整机的电寿命从16次稳定提高到20次以上,促进了民族工业的发展和国产断路器的更新换代,彻底替代了进口。 应用情况：已有3家单位应用了该技术生产的产品,应用结果表明该技术先进,工艺成熟稳定,产品性能优良。2008年度新增产值6.85亿元,新增利税1.35亿元。该技术的产品分别在西部电网、南方电网的多处电站运行,运行状况稳定良好。