银基电接触复合材料简述 一、银基电接触材料简介 电接触元件亦称触头或接点，在高、低压电器中起着接通、分断、导流和隔离电流的作用，是高低压电器的关键元件之一。电接触元件主要由电接触材料制成，电接触材料是影响开关电器触头系统工作可靠性的关键因素，它必须具有良好的导电、导热性及耐电弧烧损、抗熔焊、小的电磨损、低而稳定的接触电阻、不与使用介质起化学变化、有一定的强度和易于机械加工等通性。银是贵金属，具有很高的应用价值。它具有良好的方向性和延展性，历史上银广泛用于制作珠宝首饰和工艺品、银币；银具有良好的光敏感度，使银成为制作感光材料的关键物质；银具有优良的导电性和导热性，使其成为目前电接触材料、钎焊材料及电子浆料发展不可缺少的原料。电接触复合材料是电工合金的关键功能材料，用于高低压开关触头，其性能直接影响到发电装备和输变电装备的技术水平。银基电触头材料是广泛应用的电触头材料。银具有最高的导电率和热导率，其氧化物在很低的温度下分解，故基本上不存在氧化问题。但银太软，抗熔焊和耐电腐蚀性能差，还会发生极性转移。故在银中添加元素形成银合金，或银与金属，非金属氧化物形成假合金，可提高电触头材料的抗熔焊性和耐电腐蚀性。银基电触头普遍应用于各种低压电器，是低压电器的核心元件，广泛用于配电系统、家电、交通和控制机械设备中。 二、银基电接触材料制备方法 1.细晶银（熔炼法） 在纯银中添加微量镍，使其晶粒细化。金属的晶粒越细，晶界面积越大，界面能也就越大，金属的强度和硬度就越高，同时塑性和韧性也越好。细晶银的金相组织为晶粒细微而均匀。
2.银-金属氧化物（合金内氧化法） 银中含一种或几种金属氧化物，可以显著提高抗熔焊性和抗电弧烧损性。合金内氧化法是制造银-金属氧化物电触头材料的主要方法之一。首先将银与金属熔炼成银-金属合金，合金可经热加工或冷加工，然后将其臵于氧化气氛中加热，在一定的温度、氧化分压条件下进行内氧化处理。内氧化的现象是由于溶媒金属的溶质金属对氧的亲和力不同而发生的，在某温度下，氧溶解度较大的溶媒金属应该与比氧填充速度小的溶质原子组合进行内氧化。银合金的内氧化能大的原因在于银在高温下能大量吸收氧气，以供溶质金属顺利地进行内氧化，因此，镉、锌、锡、铜、铟等在银中固溶量较多的元素都具有内部氧化能。银-金属合金的内氧化过程的反应式为：AgMe+O2MeO+Ag经合金内氧化后的显微组织是基体银与金属氧化物的混合物。一般氧化物呈细小颗粒弥散析出在基体银的晶界和晶内（如Ag-CdO、Ag-CuO）；有些氧化物呈针状，楔状（如Ag-ZnO、Ag-SnO2In2O3）。氧化物的形状、大小及分布因材料而异，而且与氧化温度，氧气分压，内氧化时间等条件密切相关。另外，添加第三、四种元素，对其金相组织也有很大影响。合金内氧化的金相组织还有一种现象，即在中心部位形成金属氧化物的稀薄层。这是由于在高温下氧化时，氧与合金内的金属成相对方向扩散，又由于内氧化的时间很长，一般要十几～几十个小时，这样合金内部的金属浓度因扩散而减少，最终形成贫氧化物中心区。 3.银-金属、非金属假合金（粉末冶金法） 粉末冶金法适用于材料组元之间不互溶的情况。银与铁、镍、石墨等在固态时，它们互相之间几乎不溶解，一般采用粉末冶金法制备。粉末冶金法有单纯用银粉和金属（非金属）粉简单地混合，然后成型烧结，也有用化学法制成共沉积粉末，或用喷雾法制粉等，然后成型烧结。所谓共沉积粉末，就是把银和金属按一定比例在适当的酸中溶解，制成金属盐的混合水溶液，在这个溶液中加入适当的化合物，利用影响溶度积的共同的电离作用，使银化合物和金属化合物同时沉淀，然后用加热和还原方法得到高弥散性的细微粉末。用化学共沉积粉末压型烧结的有银-铁、银-镍和银-金属氧化物。用此法制得的金相组织为高弥散性的微细金属（氧化物）颗粒与银的机械混合物。烧结挤压法制造银-镍、银-石墨，不仅可进一步提高材料的密度，还可使镍、石墨呈纤维状分布于银基体中，显著提高电触头的电寿命。烧结挤压法的金相组织为镍、石墨呈纤维状均匀分布在银基体中。一般的混粉烧结可制备银-金属、非金属假合金，银-金属氧化物等，其金相组织为两种组元的机械混合物。
触头 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件，主要是其触头来实现的。触头是有触点电器的执行元件，又是电器中最薄弱的环节，其工作的优劣直接影响到电器的性能。 本章就触头在不同工作状态下出现的主要问题，如接触电阻、振动等，进行一定的分析，找出减少其危害的一些实用方法并对触头的一些基本参数作一介绍。 第一节概述 一、触头的分类 触头作为电器的执行机构，是非常重要的部件，它对电器的工作性能、总体结构、尺寸有着决定性的影响。触头的工作性能和质量直接影响到电器可靠性。触头在正常工作情况下经常要受到机械撞击、电弧等的有害作用，很容易损坏，故它又是有触头电器的一个薄弱环节。 触头可按以下方法分类： 1．按触头工作情况可分为有载开闭和无载开闭两种。前者在触头开断或闭合过程中，允许触头中有电流通过，后者在触头开断或闭合过程中，不允许触头中有电流通过，而在闭合后才允许触头中通过电流，如转换开关等。无载开闭触头，由于触头开断时无载，故无电弧产生，对触头的工作十分有利。 2．按开断点数目可分为单断点式和双断点式触头。 3．接触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头。 4．按结构形状可分为指形触头和桥式触头等。 5．按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触3种。 二、触头接触面形式 触头接触面形式分为点接触、线接触和面接触3种，如图14—1所示。 图14—1 触头的接触式 (a)点接触；(b)线接触；(c)面接触。 1．点接触
点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头（如球面对球面，球面对平面）。它用于20 A以下的小电流电器，如继电器的触头，接触器和自动开关的联锁触头等。由于接触面积小，保证其工作可靠性所需的接触互压力也较小。 2．线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生接触的触头（如圆柱对圆柱、圆柱对平面）。其接触面积和接触压力均适中，常用于几十安至几百安电流的中等容量的电器，如接触器、自动开关及高压开关电器的触头。 触头实现电联接，一般采用触头弹簧压紧，压力较小，并考虑到装配检修的方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的形式。在近代高压断路器和低压自动开关中，有的采用多个线接触和点接触并联使用，以减小接触电阻，使得工作可靠，制造检修方便。 3．面接触 面接触头是指两个导体有着较广表面发生接触的触头（如平面对平面）。其接触面积和触头压力均较大，多用于大电流的电器，例如大容量的接触器和断路器的主触头。 为了保证电器可靠工作，对触头有如下要求：工作可靠；有足够的机械强度；长期通过额定电流时，温升不超过规定值；通过短路电流时，有足够的热稳定性和电动稳定性；有足够抵抗外界腐蚀（如氧化、化学气体腐蚀）的能力；寿命长。 三、触头的参数 触头的参数主要有触头的结构尺寸、开距、超程、研距、触头初压力和终压力等。 1．触头的结构尺寸 触头的结构尺寸，主要是根据触头工作时的发热条件确定，同时也要考虑到它的机械强度与工作寿命等条件。 2．触头的开距 触头处于断开位置时，动静触头之间的最小距离S称为触头的开距（或行程），如图14—2所示。触头开距必须保证触头分断电路时能可靠地灭弧，并且有足够的绝缘能力。 从减小电器的尺寸和减小触头闭合时振动的观点出发，在可靠开断电路的原则下，触头开距越小越好。触头开距的大小与开断电流大小、线路电压、线路参数以及灭弧装置等有关。 3．触头的超程 触头的超程是指触头对完全闭合后，如果将静触头移开，动触头在触头弹簧的作用下继续前移的距离厂，如图14—2所示。触头超程是用来保证在触头允许磨损的范围内仍能可靠
热释电PZT薄膜材料及其在红外探测器的应用王幸福无机非金属材料工程 080308113 摘要：对敏感元材料锆钛酸铅( PZT) 铁电薄膜的制备、结构和性能, 热释电 材料分类, PZT热释电材料的性质及PZT红外探测器作了简易介绍、该研究为铁电薄膜在热释电红外探测器中的应用奠定了基础。 关键词: 热释电材料; 热释电红外探测器。 引言 公元前372 年, 人们观察到电气石的热释电效应。到19 世纪末, 关于热释电效应定量的和理论的研究开始增多。20 世纪60 年代, 激光和红外技术的发展, 促进了热释电效应及其应用的研究, 至今发现和改进了系列重要的热释电材料,研制出了性能优良的热释电探测器和热释电摄像管等器件。,尽管人们很早就发现了红外线和热释电效应,但受到红外探测元件的限制, 红外遥感技术发展非常缓慢。一个重要的原因是热释电探测器的核心元件———热释电材料的研究进展非常缓慢, 目前用于红外焦平面列阵器件的材料只有锆钛酸铅(PZT), 钛酸锶钡(BST)和钽钪酸铅(PST)等【1】. PZ T 薄膜是一种很重要的钙钦矿型材料, 它们所具有的优越的压电性【2】和热释电性已被广泛应用到射频声波滤波器【3】、微电子机械系统【4】和非致冷红外传感器中【5、6】.由于其优越的铁电性( 如高剩余极化强度、低矫顽场) Pz T 薄膜被广泛实际应用于非挥发性随机存储器【7】等各个相关领域。热释电材料及其应用研究已成为凝聚态物理和技术中活跃的研究课题之一。 一．热释电的性质及分类 1.1热释电材料的性质 晶体由于受热温度变化而导致自发极化发生改变，在晶体的一定方向上产生表面电荷，这种现象称为热释电效应(pyroelectric effect)。在整个晶体中,温度均匀地发生微小变化ΔT与自发极化强度Ps的关系可用式表明： P =p ΔT 式中的p为热释电系数，用来描述热释电效应的强弱。 热释电效应是由于晶体中存在着自发极化所引起的。自发极化的产生原因是物体本身的结构在某方向上正、负电重心不重合而固有的。晶体的32种对称类型中有21种晶类没有对称中心，有10种晶类具有热释电效应。当温度发生变化时，引起晶体结构上的正负电荷重心相对位移，从而使得晶体的自发极化发生改变，与极化强度方向垂直的晶体表面就会产生热释电电荷。是，通常自发极化所产生的表面束缚电荷被屏蔽，因为如果这种材料是导体，那么它的自由电荷分布将与内电偶极矩相抵消；如果是绝缘体，则杂散电荷被吸引而趋附在表面，直到与极化引起的表面电荷相抵消。只有在晶体受热或冷却，所引起的电偶极矩不能被补偿的情况下，晶体两端产生的电荷才能表现出来【8】。 1.2热释电材料的分类
粤港澳大湾区产品市场分析-银基电接触材料 一、产品主要应用领域 电接触材料（主要为银基电接触材料）是电工合金的关键功能材料，用于高低压开关触头，其性能直接影响到发电装备和输变电装备的技术水平。银基电触头普遍应用于各种低压电器，是低压电器的核心元件，广泛用于配电系统、家电、交通和控制机械设备中。 在电气、电子领域，电接触材料主要用作电触点、导电刷、集电环、换向片、整流片和接插件等，是电通断环节中重要的功能性元件。采用电接触元件的电机、电气开关、继电器、接插件等作为基础件在信息工程、家用电子电器、汽车工程等领域大量使用。这些电接触元件的性能直接影响所应用产品及整个系统的可靠性、稳定性、精度及使用寿命。同时，随着各类产品向高精度和微型化发展，对电接触元件的性能提出了更高的要求：具有优良的导电性、小而稳定的接触电阻、高的化学稳定性、耐磨性和抗电弧烧损能力。电接触元件必须在电阻率、接触电阻、密度、硬度、化学成分、抗熔焊性、抗腐蚀性、可焊性等方面可靠地满足应用的要求。 低压电器用银基电触头材料是以第二相强化质点弥散分布于Ag 基体中的一种复合材料，主要有以纯金属作为弥散强化相的银镍、银铁、银钨、银铝、银钼等复合材料；以氧化物作为弥散强化相的银氧化镉、银氧化锡、银氧化锌、银氧化铜等复合材料；以石墨为弥散强化相的银石墨复合材料。
二、市场容量及经济效益 中国改革开放以来，国民经济的高速、持续、稳定的发展，国外的电接触功能复合材料行业技术力量和经济实力最强的三大公司都以不同的形式和规模进入了中国市场。于1999年11月在中国独资成立领先大都克（天津）电触头制造有限公司；2005年在中国成立了美泰乐（苏州）有限公司；2006年，全资收购苏州合金材料有限责任公司。同时，国际电器生产巨头如：ABB、施耐德、通用电气和西门子等公司也在中国开展了一系列并购行动，国外电器行业开始以产业链的形式进入中国。 国内电接触材料生产企业(如上海中希、福达合金等) 客户主要为国内电器生产厂商，对国外高端客户销售收入占其主营收入比例很低。国外电接触材料生产企业(如METALOR公司、UMICORE公司、AMI DODUCO公司等)的客户主要为ABB、施耐德、通用电气等国外大型电器企业。与国外电接触材料生产企业相比，国内企业在品牌、规模等方面差距较大。 目前国内从事电触头材料生产的企业约有60多家且大部分为民营企业（约占90%）。其中约有10家企业具有一定规模和技术力量，其产品品种、技术人员及生产设备较其他企业有较大优势。目前国内电接触功能复合材料行业的主要企业有：福达合金材料股份有限公司、中希合金有限公司及本公司等。 2018年国内银基电接触材料行业产品产量和经济效益如下表所列。
贵金属电接触材料 作者：转载来源：网络编辑更新：2009-12-8 13:21:27 放大缩小| 打印| 点击(490) | 评论(0) | 收藏 贵金属电接触材料(contact materials of precious metals)传递电讯号、电能及接通或切断电路等使用的贵金属材料。用作电接点、导电刷、集电环、换向片、整流片和接插件等。这些电接触元件的性能直接影响电转换器件及整个仪器仪表的可靠性、稳定性、精度及使用寿命。因此，电子仪器仪表向高精度和微型化发展，就对电接触元件的性能提出了更高的要求：具有优良的导电性、小而稳定的接触电阻、高的化学稳定性、耐磨性和抗电弧烧损能力。贵金属电接触材料常能兼颐上述优点，特别是在轻负荷和小接触压力下更能显示其优越性。目前广泛应用的贵金属电接触材料主要是银、金、铂、钯合金，以及这些合金的复合材料和贵金属镀层材料。银合金大量用于中等负荷或重负荷电器，小负荷电接触元件使用较多的是铂合金、钯合金、金合金。一般分类方法有：(1)按用途分为：电接点材料，电刷材料，绕组材料，导电环、换向片或整流片材料，接插件材料。(2)按工作方式分为：固定接触材料，开闭接触材料，滑动接触材料，弹性接触材料。(3)按材料的制造工艺分为：熔铸加工合金接触材料，粉末冶金接触材料，内氧化合金接触材料，电镀接触材料，复合电接触材料。(4)按主要成分分为：银基电接触材料，金基电接触材料，铂基电接触材料，钯基电接触材料等。 银基电接触材料银合金是最重要、用量最大和最廉价的贵金属电接触材料。银具有极好的导电性、导热性、抗氧化能力和抗有机蒸气作用的能力，并且加工性能极好。缺点是强度和硬度低，不耐磨，易硫化。银基接点大量用于中等负荷或重负荷电器中，接点经常处于电弧的强烈热作用下，使材料熔化、汽化、以致经受严重的电侵蚀。为适应上述恶劣的工作条件，常常通过合金化的办法来改善材料的性能。例如，在银中加入铜可以提高材料的强度和硬度;加入镉在工作时形成镉蒸气有灭弧作用;加入镍可细化晶粒;加入少量锡、锌可改善银的抗硫化性能等等。这样便发展了一系列银基合金电接触材料，主要有：(1)粉末冶金银基电接触材料，这是一类量大面广的材料，可用于各类交直流接触器、开关、继电器及汽车用电器等。(2)银基合金化电接触材料。(3)银基滑动电接触材料，此类材料较少使用，多用铂基、钯基和金基材料。 金基电接触材料金具有极好的化学稳定性，接触电阻低而稳定，导电性和导热性均好。金的缺点是弹性差，屈服点低，易起弧焊接及在电流作用下形成尖刺等。为改善金的电接触性能，常加进铂、钯、银、铜、镍、铁、钴等元素做成合金，用作接触压力低和小负荷下的精密电接点材料或滑动电接触材料。常用材料有：(1)金基电接点材料，主要是Au—Ni系合金。(2)小功率滑动电接触材料，主要为AuAgCu(6.5～8.5)-(29～31)，添加锑、碲、钼、铅、硒或锌等可在合金中形成氧化物，起到自润滑作用;添加铁族元素可细化晶粒，增加耐磨性;添加钨、钒、钛等可提高耐磨性及降低接触电阻;添加铬、锰、锆、磷等可提高合金的软化温度、耐磨性及降低接触电阻。
电接触调研报告——以AgSnO2电接触料为例摘要：本文首先简要介绍了电接触的基本概念和运行要求以及电接触材料的分类，之后以AgSnO2为例综述了电接触材料的研究进展，具体包括AgSnO2电接触材料的优缺点、制造方法及加工工业、列举了AgSnO2电接触材料的相关研究成果,最后总结了以AgSnO2为代表的电接触材料的当前研究方向和发展趋势。 关键词：电接触；材料；AgSnO2；氧化 Electrical Contact Investigation Report —— Using AgSnO2Electrical Abstract:Firstly, this paper introduce the electrical contact about the basic concepts and operational requirements and electrical contact materials classification briefly, latter the paperset AgSnO2as a case to provide a review on the research progress of electrical contact materials, including the advantages and disadvantages of AgSnO2 electrical contact material, manufacturing method and processing industry, and lists the research achievements related to the AgSnO2 electrical contact material. Finally the paper summarized the research direction and development trend by using the AgSnO2as a representative model. Keywords: electrical contact; material; AgSnO2;oxidation 引言 电接触材料通常应用于开关、继电器、接触器等链接器件中，是制造电接触导体的材料。随着电工技术的发展，在涉及电力、电工电子、通信技术、自动控制技术的各个领域中，电接触既是保证电能和信号顺利传输的关键，又是整个系统最容易发生故障的部分，其可靠性极为重要。但实践中往往只是在出现了电接触失效问题而导致重大乃至灾难事故时方才引起人们的重视。另一方面某些似乎早已解决的电接触失效问题还时而发生[1]。由于载荷类型、大小不同，接触形式多样，环境状态各异、材料种类繁多，因此电接触还存在极为复杂的物理、化学过程。人们对电弧效应、力效应、环境效应等引发的电接触材料服役过程中的电接触表面物理、化学等现象的认识还不够系统深入，目前我们仍需加大对电接触材料研究领域深入研究。 1 电接触的基本概念与运行要求 1.1 电接触的基本概念 电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称为电接触。在工程实际应用中，“电接触”常指的是接触导体的具体结构或接触导体本身，称为“电触头”，简称触头或触点。 工程应用中根据操作过程中接触处是否存在相对运动，电接触可分为三类[2]： （1）固定接触：（强电中有母线的连接或铆接、输电线连接器、电缆头等，在弱电中有电子设备和仪器中的插接件、连接器、塞子和插头）工作中出现的主要现象和问题是；接触电阻、接触温升和接触熔焊 （2）滑动接触：（开关的滑动触头、变阻器的滑动头、电机的电刷与滑环、电车的馈电弓与馈电线等）除上述问题外，还有接触元件之间的摩擦、润滑和磨损。 （3）可分合的接触：（各种开关电器和继电器的触头）在工作期间常出现电弧，是工作可靠性要求最高，工作任务最重的电接触类型。 1.2 电接触运行要求 电接触材料对不同类型的接触方式要求不同,如对滑动接触,主要要求材料的抗摩擦和
第四章电器的电接触理论习题 4-1答：接触电阻的形成有两个要素：收缩电阻和膜电阻。接触表面实际上只有一小部分凸出点发生了导电接触，称之为导电斑点。当电流通过这些斑点时会发生电流线收缩现象，由此带来电流路径增加，有效导电截面积减少，使电阻值增加。另一方面，接触表面有膜存在，如果这些膜能够导电，则电流通过薄膜时会受到膜的阻碍而产生膜附加电阻。 影响接触电阻的因素主要有以下四点： 材料性质：是影响接触电阻最直接的因素。从增加有效接触面积，抑制膜生成的角度来看，好的材料应保证良好的导电性和导热性，力学、化学性能以及电弧抗性。 接触形式：分为点接触、线接触和面接触三类。其对接触电阻的影响主要体现在接触点数目上。一般认为点接触的接触点数最少，面接触的接触点数最多。但还应该依据触头所受 接触压力综合考虑。 接触压力：增大接触压力可以增加有效接触面积并在最大程度上限制表面膜的影响。 接触表面加工情况：对于大负载触头，宜采用平整度高的表面，避免因装配时出现倾斜而导致有效接触面积大幅度减小；对于小功率电器的触头要求表面粗糙度较低，可以保证接触电阻低值且稳定。无论何种负载，都不宜追求过于精细的表面，它对降低接触电阻未必有利。 4-2答：温度对不同材料的接触电阻有不同的影响。从收缩电阻二上考虑，其受到导体电阻 率「啲影响，而 & =上 百2na p 电阻温度系数「.和冷态电阻率为材料本身的属性，因此在同一温度下不同材料具有不 同的电阻率和收缩电阻。 从膜电阻的角度考虑，不同材料形成的膜不同。如AgC系触头材料表面形成的富银层 可以使触头在工作中保持低值接触电阻，而AgW系材料在触头表面形成的是不导电氧化物， 会增加接触电阻。膜的生长速度受到温度的影响，导电性好的膜它的工作温度相对较低，使其能够维持在低值而稳定状况下；导电性差的膜使接触电阻升高，进而使触头产生高温发热， 而高温度又加快了膜的生成，形成一种恶性循环。 4-3答：动触头在支架带动下获得一个初速度向静触头运动，在接触时发生碰撞，当碰撞未能完全消耗动触头初动能时，触头会在反力作用下反向运动，这一过程称为反跳。由于触头 的一侧或两侧装有预压缩的弹簧，弹簧和触头可以视为一个弹簧振子，在碰撞一一反跳中做 往复运动，直到能量损失使碰撞后弹簧的压缩力大于反跳力，振动过程结束。 触头弹跳时接触电阻会周期性地增大（由于接触面积在变化），甚至使动静触头分离而 产生电弧，使触头熔焊和烧损，严重影响触头的电寿命和工作稳定。 根据对触头弹跳过程的能量平衡买情况进行分析，得到触头反跳时最大距离公式
2AgSnO 电接触材料及其异型复合的研究 AgMeO 电接触材料属颗粒增强型复合材料,又称颗粒弥散强化材料,在冶金原理上同样遵循复合材料的强化机理[1]。银基体承担导电导热的主要任务,强化相的状态和行为关系到电接触元件在服役期间抗电弧侵蚀能力和耐磨损性,因此弥散强化相的选择及用量是关键之一。 AgMeO 电接触材料中, AgCdO 在电子电器元件制造业中的应用最为广泛。由于近年世界各国相继出台了有关法令法规,含)(CdO Cd 产品必须被替代,使业内科技工作者更加重视其它环保AgMeO 材料的质量改进和推广应用。这些环保型AgMeO 电接触材料主要有2AgSnO 、AgZnO 、AgCuO 、32O AgF 、AgMgO 、32O AgCe 、32O AgIn 、32O AgRE 等,还有添加Ni 、32O Co 、3MoO 、2ZrO 、2HfO 、2TiO 、32O Bi 、2GeO 、3WO 、32O Sb 、32O In 、MnO 、32O Ce 、32O La 、MgO 、 32O Gd 、 32O Y 等作为改性剂的派生产品。其制备工艺除了较为成熟的粉末冶金法、合金内氧化法外,还针对不同产品的特点研发了反应合成法、化学共沉积法、化学镀法等[2]。 实践证明,目前能够较好替代AgCdO 作为复合材料贵金属复层的AgMeO 主要是2AgSnO 及其派生产品。2AgSnO 材料作为近年电触头材料研究的热点,在发达国家得到迅速发展,已逐步应用于交流、直流接触器、功率继电器和某些低压断路器等领域。2SnO 虽然具有抗熔焊、耐磨损的特点,但因其抗电弧侵蚀能力差、几乎不被银基体润湿、较高的接触电阻和温升、与银基体热膨胀系数差别大、界面易生裂纹等缺点限制了其应用。研究者从合金设计和工艺技术改进入手,研究出许多2AgSnO 派生品种和相应的生产工艺,试图满足不同使用条件下的电接触元件对此类材料的性能要求。 业内人士在新型AgMeO 电接触材料的研发中对界面结合状况给予了较多的关注,例如： (1)采用3WO 及32O Bi +CuO 添加剂对2SnO 进行表面改性,用以改善2SnO 表面与Ag 的润湿性,提高界面结合强度[3]； (2)采用添加剂32O Co 、32O Sb 、32O Cr ,分散剂聚乙二醇,以及采用2SnO 表面镀银的方法,在改善2SnO 与Ag 的润湿性、减少晶界析出、使2SnO 分布均匀以减少晶界电子散射、降低材料电阻率、提高材料力学物理性能方面有一定效果[4]； (3)采用一定的工艺方法,使2SnO 弥散强化相细化到纳米尺度,能改善2SnO 与
热释电材料及其应用 王文瀚12S011029 1 热释电效应 热释电效应指的是极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变使在材料的两端出现电压或产生电流。 考虑一个单畴化的铁电体，其中极化强度的排列使靠近极化矢量两端的表面附近出现束缚电荷。在热平衡状态下，这些束缚电荷被等量反号的自由电荷所屏蔽，所以铁电体对外界并不显示电的作用。当温度改变时，极化强度发生变化，原先的自由电荷不能再完全屏蔽束缚电荷，于是表面出现自由电荷，他们在附近空间形成电场，对带电微粒有吸引或者排斥作用。通过与外电路连接，则可在电路中观测到电流。升温和降温两种情况下电流的方向相反，与铁电体中的压电效应相似，热释电效应中电荷或电流的出现是由于极化改变后对自由电荷的吸引能力发生变化，使在相应表面上自由电荷增加或减少。 与压电效应不同的是，热释电效应中极化的改变由温度变化引起，压电效应中极化的改变则是由应力造成的。属于具有特殊极性方向的10个极性点群的晶体具有热释电性，所以常称它们为热释电体。其中大多数的极化可因电场作用而重新取向，是铁电体。经过强直流电场处理的铁电陶瓷和驻极体，其性能可按极性点群晶体来描写，也具有热释电效应。 2 热释电效应的描述 热释电效应的强弱由热释电系数来表示，假设整个晶体的温度均匀地改变，则极化的改变可由下式给出： , 1,2,3m m P p m T ?==? 其中P 为极化强度，T 为温度，其单位为cm -2 K -1。热释电系数符号通常是相对于晶体压电轴的符号定义的。按照IRE 标准的规定，晶轴的正端沿该轴受张力时出现正电荷的一端。在加热时，如果靠正端的一面产生正电荷，就定义热释电系数为正，反之为负。铁电体的自发极化一般随温度升高而减小，故热释电系数为负。但相反的情况也是有的，例如罗息盐在其居里点附近自发极化随温度升高而增大。在研究热释电效应时，必须注意边界条件和变温的方式。因为热释电体都具有压电性，所以温度改变时发生的形变也会造成极化的改变，这也是对热释电效应的贡献。 在均匀受热(冷却)的前提下，根据实验过程中的机械边界条件可将热释电效应分为两类。如果样品受到夹持(应变恒定)，则热释电效应仅来源于温度改变造
SF6断路器灭弧室设计 姓名：叶玮 学号： 2010255 专业：电机与电器 指导教师：曹云东 论文提交日期：年月日
目录 1 灭弧室简介 (1) 2 平均分闸速度 υ的设计 (1) f 3 触头开距 ι及全行程0ι设计 (3) k 4 喷嘴设计 (3) 4.1 上游区设计 (3) 4.2 喉颈部设计 (5) 4.3 下游区设计 (7) 5 总结 (8)
1 灭弧室简介 断路器的主要功能是安全可靠地开断与关合。目前高压SF6断路器的发展方向是单断口开断容量增大，而产品整体体积逐渐缩小，这就要求断路器开断过程中吹弧气体流动必须合理。SF6断路器是靠气吹来熄弧的，因此在开断过程中灭弧室内气流场的分布状况就成为研究高压SF6断路器开断特性非常重要的组成部分。 GCB 灭弧室带负荷开断过程，是一个涉及热力学、气体动力学、电磁学及高压绝缘等专业的极其复杂的物理过程，电弧的燃烧与熄灭特性与灭弧室结构息息相关。以往的灭弧室设计是以理论定性分析为基础结合研究试验的经验设计，设计可靠性小、盲目性大、成功率低。近年来，灭弧室开断特性的数学模拟计算软件包已做了许多研究，有成果但不能满足工程设计计算需要，还应继续研究。一个新的GCB 灭弧室数学计算模型(或新型灭弧室研究试品)设计的好坏，对计算机计算结果的可适用性及反复修改设计、重复计算的次数都有直接的影响。 SF 6断路器灭弧室的喷口，对开断过程中吹弧气体的流动起着控制作用，它直接影响着开断过程中喷口内SF6气体的介质强度的恢复特性。从而对灭弧室喷口的设计成为SF6断路器整体设计中的核心内容之一。断路器喷口结构对开断性能的影响很大，喷口是决定特高压断路器开断性能的最关键部件，也是特高压断路器设计的核心。为此，世界上各大SF6断路器制造厂家研发出各具特色、具有独立知识产权的喷口结构。但是，各公司的喷口的设计技术都是核心的机密。目前为止，研究喷口结构和气流控制的国内外报道极少。 影响灭弧室工作特性的主要元件和特性参数是：分闸速度；行程、超程和开距；压气缸直径与容积；喷嘴尺寸与形状；触头形状与尺寸。 2 平均分闸速度f υ的设计 确定f υ主要考虑两个因素，一是开断小电容电流(相当于冷态开断)时．要保证断口有足够的介质恢复强度；二是近区故障(SFL)开断时，对应短燃弧时间t d ，要保证断口有足够快的介质热恢复速度。 切空载长线GCB 开断小电容电流(31.5~500A)时，对应于最短燃弧时间的断口电强度可由下式计算 7.00 71f k 69.0t ）（ρρυK E U K = 式 1 式中 6K ——设计裕度，6K =1.15； U ——恢复电压峰值（KV ） n n n 78.2327.12322U U U K U =??=?= 按JB ／T 5871—199l 《交流高压断路器线路充电电流开合试验》表4及第11.2.2条，单相试验时恢复电压峰值为
第四章电器的电接触理论习题 4-1 答：接触电阻的形成有两个要素：收缩电阻和膜电阻。接触表面实际上只有一小部分凸出点发生了导电接触，称之为导电斑点。当电流通过这些斑点时会发生电流线收缩现象，由此带来电流路径增加，有效导电截面积减少，使电阻值增加。另一方面，接触表面有膜存在，如果这些膜能够导电，则电流通过薄膜时会受到膜的阻碍而产生膜附加电阻。 影响接触电阻的因素主要有以下四点： 材料性质：是影响接触电阻最直接的因素。从增加有效接触面积，抑制膜生成的角度来看，好的材料应保证良好的导电性和导热性，力学、化学性能以及电弧抗性。 接触形式：分为点接触、线接触和面接触三类。其对接触电阻的影响主要体现在接触点数目上。一般认为点接触的接触点数最少，面接触的接触点数最多。但还应该依据触头所受接触压力综合考虑。 接触压力：增大接触压力可以增加有效接触面积并在最大程度上限制表面膜的影响。 接触表面加工情况：对于大负载触头，宜采用平整度高的表面，避免因装配时出现倾斜而导致有效接触面积大幅度减小；对于小功率电器的触头要求表面粗糙度较低，可以保证接触电阻低值且稳定。无论何种负载，都不宜追求过于精细的表面，它对降低接触电阻未必有利。 4-2 答：温度对不同材料的接触电阻有不同的影响。从收缩电阻上考虑，其受到导体电阻率的影响，而 电阻温度系数和冷态电阻率为材料本身的属性，因此在同一温度下不同材料具有不 同的电阻率和收缩电阻。 从膜电阻的角度考虑，不同材料形成的膜不同。如AgC系触头材料表面形成的富银层可以使触头在工作中保持低值接触电阻，而AgW系材料在触头表面形成的是不导电氧化物，会增加接触电阻。膜的生长速度受到温度的影响，导电性好的膜它的工作温度相对较低，使其能够维持在低值而稳定状况下；导电性差的膜使接触电阻升高，进而使触头产生高温发热，而高温度又加快了膜的生成，形成一种恶性循环。 4-3 答：动触头在支架带动下获得一个初速度向静触头运动，在接触时发生碰撞，当碰撞未能完全消耗动触头初动能时，触头会在反力作用下反向运动，这一过程称为反跳。由于触头的一侧或两侧装有预压缩的弹簧，弹簧和触头可以视为一个弹簧振子，在碰撞——反跳中做往复运动，直到能量损失使碰撞后弹簧的压缩力大于反跳力，振动过程结束。 触头弹跳时接触电阻会周期性地增大（由于接触面积在变化），甚至使动静触头分离而产生电弧，使触头熔焊和烧损，严重影响触头的电寿命和工作稳定。 根据对触头弹跳过程的能量平衡买情况进行分析，得到触头反跳时最大距离公式
3.3.2 热释电红外传感器 热释电红外(PIR)传感器，亦称为热红外传感器，是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将输出的电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警等。目前市场上常见的热释电人体红外线传感器主要有上海赛拉公司的SD02、PH5324，德国Perkinelmer 公司的LHi954、LHi958，美国Hamastsu公司的P2288，日本Nippon Ceramic公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和特性参数大致相同，大部分可以彼此互换使用。 热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，如图3-29所示。对不同的传感器来说，探测元的制造材料有所不同。如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3 制成。将这些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小电容能自身产生极化，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。 图3-29 双探测元热释电红外传感器当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。 当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到两个电容上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消，传感器仍然没有信号输出。 当人体在传感器的检测区域内移动时，照射到两个电容上的红外线能量不相等，光电流在回路中不能相互抵消，传感器有信号输出。综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。 滤光窗是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，能够有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。人体的正常体温为36~37.5℃，即309~310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波长为9.65um，正好落在滤光窗的响应波长的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。 热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于探测元输出的是电荷信号，不能直接使用，因而需要将其转换为电压形式。场效应管输入阻抗高达104MΩ，接成共漏极形式来完成阻抗变换。使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。 对于移动速度非常缓慢的物体，如阳光，两个电容上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，在回路中相互抵消；再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz)，即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um)，因此，传感器对它们不敏感，因而无输出。
功能材料 31．银/导电陶瓷新型复合电接触材料（863课题）------------------- 1 32．纳米机械手 ------------------------------------------------- 2 33．物体表面三微形貌光学检测技术 ------------------------------- 2 34．激光智能测距系统 ------------------------------------------- 2 宽带红外晶体------------------------------------------ 2 35．ZnGeP 2 36．柔性连续碳纤维抽油杆 --------------------------------------- 3 37．高速列车用碳纤维复合材料刹车片 ----------------------------- 4 38．高强度碳纤维绳索 ------------------------------------------- 5 39．碳纤维/玻璃纤维复合增强尼龙6粒料 -------------------------- 6 40．高温承重碳/碳板 -------------------------------------------- 6
银/导电陶瓷新型复合电接触材料 国家十五高技术研究发展计划(863)课题 项目简介 电接触材料（亦称触点材料或触头材料）是电流传输与转换过程中重要材料之一。只要是用电的地方，都必不可少的用到它，如各类空气开关、继电器、交直流接触器等等。它在当今社会生产、生活的全过程中起着无法替代的重要作用。 本课题研究开发了具有类金属导电特性的陶瓷化合物，并与银复合成新型电接触材料，制成了系列导电陶瓷及添加量为8－12%的新型复合电接触材料体系，解决了传统电接触材料存在的缺点，如Ag/CdO和Ag/SnO2电接触材料存在的毒性或可加工性差的弱点。这种新型电接触材料具有自主知识产权，有较强的市场竞争力。特别是2006年7月1日欧盟将全面禁用含镉触点材料，而我国含镉触点材料占国内氧化物触点材料90%以上份额。国内的触点生产企业虽然对Ag/SnO2材料的研究生产近二十余年，但尚无几家能真正大批量生产，而且生产成本居高不下（由于加工困难，费用较高）。对于我们所研究的新材料而言，这是一个难得的机遇，可以利用我们的技术特点，充分发挥自身优点，去扩大并占领市场。新材料具有如下特点：加工性能好、变形量可达20%以上；无毒无害；电阻率低于2.10μΩ·cm；在交流及直流大功率负载下，抗迁移、耐烧蚀性好。 本课题实施过程中，对导电陶瓷材料的成分和制备工艺、复合材料的配比和制备工艺进行了筛选和优化。通过化学配比、烧结工艺、挤压工艺的调整，确定了导电陶瓷和复合材料的工艺流程和工艺参数。整个工艺技术路线合理、可行。达到工业化生产水平。 本课题所申请的六项专利均为材料配方发明专利，它们在不同使用条件下，具有各自的特点，这些专利初步确定了导电陶瓷/Ag电接触材料的材料体系。该课题以陶瓷化合物为添加剂的方法突破了该领域一直沿用的以单一或混合氧化物为添加剂的瓶颈，为电接触材料研究提供了新的途径，拓宽了电接触材料的研究范围，为得到综合性能更佳的新型电接触材料提供了一种新思路。课题组将进一步深入研究，针对不同的使用方向，增加材料系列化品种研究，在该领域内形成具有我国自主知识产权的系列化产品。
第２６卷第６期２００８年１２月 粉末冶金技术 Ｐｏｗｄ盯Ｍｅｔａ¨Ⅱｒ盯ＴｅｃｈｎｏＩ嚼 ｖ０１．２６．Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００８Ａｇ／Ｓｎ０２电接触材料的研究进展 张德林。林晨光王家君李明崔舜 （北京有色金属研究总院，北京１０００８８） 摘要：综述了Ａｇ佻电接触材料的研究进展，分别从材料的特性、添加剂的影响、制备方法及加工工艺等几个方面进行总结，阐述了Ａｇ／Ｓｎ０２电接触材料的发展现状，并介绍了纳米技术在该领域的应用状况，探讨了制备技术的改进对Ａｇ／Ｓｎ０２电接触材料性能的影响。 关键词：电接触材料；添加剂；纳米Ａｇ／ｓｎ０２粉末；制备方法；纳米技术 ＴｈｅａｄｖａｎｃｅｓｏｆＡｇ／Ｓｎ０２ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌ Ｚｈ蛐ｇＤｅＨｎ，ＬＩｎＣｈｅｎｇ眦ｇ，ｗａ呜Ｊ嘲叨，ＬｉＭｉ呜，ＣⅡｉ轴叫 （Ｂｅ日ｉ１１９ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓ能ｒｃｈＩ璐ｔｉｔｕｔｅＮｏｆｌｆｅｎｕ啪Ｍｅｔａｌｓ，Ｂｅｉｉｎｇ１０００８８，ＣＫｍ） Ａｈｔｒ北ｔ：Ｔｈ争ｓｔａ伦ｏｆ?ａｒｔｏｆＡｇ／ＳｎＱｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ∞ｎｔａｃｔｌｍｔｅｒｉａｌｓ、张ｓｒｅ、，ｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｔｌｌｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｎｉ∞，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｄｄｉｔｉｖ肖，ｐｒｅｐａｄｒ呕ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｒｏｃ驾ｓｔｅｃｈｒｄ魄ｌ铭ｗｅｒｅ锄ｍａｒｉｚｅｄ，ｒ∞ｐｅｃｔｉｖｄｙ；ｔｈｅｄｅｖｄｏｐｉｎｇ州ｅｆｌｃｙｏｆｔｈｅｒＭｔｅｒｉａｌｓ吣ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ；ｍ既ｎｗｌｌｉｌｅ，ｔ｝ｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ８ｉｔｕａｔｉｏｎｏｆＴｌａ∞ｔ∞ｈｎｏｌ叫秽ｉｎｔｈｅ ｄｅｃｔｒｉｃａｌ∞ｎｔ牝ｔＩＩｌａｔｅｒｉａｌｓｗ够ｉｎ廿ｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｍｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｔ｝脚ｓｈａｗｔ０ｉ士ｎｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉ∞０ｆｔｈｅｃｏｍｐ０８ｉｔ∞ｗｅＩｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙｗｍ诅ｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ∞ｎｔａｃｔｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａｄｄｉｔｉｖ鹤；Ａｇ／Ｓｎ０２ ｍｎｏ附ｖｄｅｒｓ；ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄＳ；ｍｎｏｔｅｃｈｎｏ崦ｙ 触伽ｅｏ电接触材料具有优良的开关运行特性，较好的耐磨损性、抗熔焊性和导电性，广泛应用于电子电路、低压电器、汽车继电器、航空航天电器中¨．２Ｊ。在Ａｇ朋ｅＯ电接触材料系列中，Ａｇ／ＣｄＯ具有耐电弧、抗熔焊、耐机械磨损、耐腐蚀、接触电阻低而稳定、加工性能良好等优点，被称为中等负载电器电接触材料中的“万能触头”。但觚倒Ｏ电接触材料存在两方面的弱点：（１）在生产、使用和回收过程中，材料中的Ｃｄ元素对人体和环境有害，２００３年欧盟颁布了《关于报废电子电气设备指令》和《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》两个重要文件，明确要求电子、电气器件无害化【３－６］，禁止Ａｇ／ＣｄＯ电接触材料继续应用。（２）随着电子工业和自动化工业的发展，电器开关要求电触头具备小型化、高可靠性、长寿命等性能，Ａｇ倒Ｏ电接触材料在抗熔焊、抗磨损和耐电弧烧蚀等性能方面显示出不足【７Ｊ。鉴于Ａｇ倒Ｏ电接触材料性能的缺陷，研发综合性能优良、环境友好的新型电接触材料具有重要的科学与经济意义。Ａｇ／Ｓｎ０２具有良好的抗熔焊、耐电弧烧蚀性能、抗磨损性能及无毒等特点，能够适应现代化电子电气工业的发展，可望成为代替Ａｇ／ｃｄｏ电接触材料的最佳选择。 上世纪７０年代中期，一些老牌电触头材料制造商，如ＡＭＩ．ＤＯＤＵＣｏ、ＯＭＧ和ＭＥＴＡ＿ＬｏＲ等公司开始研发Ａｇ／ＣｄＯ替代产品，９０年代推出Ａｇ／ｓｎ０２及添加Ｉｎ２０３、Ｑ１０的Ａｇ／Ｓｎ０２等新型电触头材料，并在材料性能的改进和工艺推广方面取得进展。９０年代后期，日本田中公司、三菱材料公司、丸善公司和韩国喜星公司开始批量生产Ａｇ／Ｓｎ０２．Ｉｎ２０３触头材料［８．９］。８０年代中期，上海电器科学研究－所［１０］等单位完成内氧化Ａｇ／ｓｎ０２电触头材料的试制工作，但发展缓慢，导致电接触材料机械加工和产品性能方面的发展水平与国外相差很大。为尽快满足国 ＊张德林（１９８０一），男，硕士研究生。Ｅ．ｍａｉｌ：ｚＩｌａｎｇｄｅｌｉｎ２０００＠１２６．咖收稿日期：２００７—１１—２９ 万方数据