金属陶瓷低截流、高分断真空触头材料的研究

阐明了真空触头截流、分断机理及过程，提出了一种能预测真空触头材料截流水平相对高低的理论判据，该判据系统地探明了触头材料截流水平与材料电阻率、游离电位、电子逸出功等参数的定量关系，提出了一种能预测触头材料分断能力相对大小的理论判据，并指出：增大触头材料的原子量、密度、比热等参数 ；减小其电阻率、游离电位将提高触头的分断能力。上述模型及结论均属在国内外首次提出且得到了实验验证，用单片机改进了原截流测试装置，分析了用Um=Ic*Z 原理测量截流时电感线圈内阻对测量精度的影响，提出了一种新的更合理的电阻率计算模型并定量反映了材料成分、含量、分布、空隙率等对电阻率的影响。本研究究对新材料研制有重要理论意义和应用价值。

单一纯金属难以满足触头的全部要求。随着真空开关设备向大容量化发展，触头材料经历了由单一金属向二元再到多元复合材料的开发过程。在不同的使用场合，对触头材料的要求也有不同程度的侧重。触头电特性对材料物理性质的要求存在着诸多相互矛盾之处；

1.低截流水平要求材料具有低的导电、导热性能和低的熔点。而高的开断能力、抗熔焊性和抗电磨损性能要求与其相反的性质。这也是研制触头材料最大的难点之一。

2.具有抗熔焊能力的材料一般脆性较大，强度较差，这与要求触头较高的机械强度和抗变形、电磨损性能具有矛盾的方面。为解决或减小上述矛盾，多数材料工作者认为合金化是唯一选择。在合金元素的选择方面，根据不同要求，存在下述趋向。

空开关设备是利用真空环境的金属蒸气电弧来实现导体与绝缘体快速转变的。为满足真空开关的电器性能，对触头材料有一系列要求，其中包括开断能力、绝缘性能、截流水平、耐压强度、抗熔焊性能和抗电侵蚀性能等。不同种类的真空开关应用不同场合时，对触头的要求也不尽相同 。

由于真空触头所采用的材料均为二元及以上的合金材料，且主元素间要求具有假合金特性，故在生产制造工艺方面采用了粉末冶金和真空（可控气氛）熔炼。

电触头熔渗法

熔渗法是生产难熔金属与低熔点金属假合金常用的方法。以高熔点金属粉末压制预烧结（或粉末烧结）成多孔体骨架，再将低熔点的金属置于骨架的上面或下面，在高于该金属熔点温度下，使其熔融渗入到多孔骨架金属中填充空隙，从而得到致密性产品。

电触头混粉烧结法

混粉烧结法是一种常规的粉末冶金生产工艺，即混粉/压制/烧结工艺。它被广泛用于陶瓷、硬质合金等生产，是一种发展得较为完善的冶金方法。根据烧结温度的不同，分为固相烧结和液相烧结2种制度。

电触头真空电弧重熔法

在无渣和低气压环境或惰性气氛下，自耗电极在直流电弧的高温作用下迅速熔化，并在冷结晶器内进行再凝固，使得合金在这一高温熔化过程中得到精练，从而达到净化、改善结构、提高性能的目的。