一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，所述方法包含模型构建、势函数选取、仿真参数设置以及压痕硬度计算方法，具体为：通过PSO算法确定石墨烯增强铜钨合金分子模型的结构参数，运用atomsk基于结构参数构建石墨烯增强铜钨合金分子模型，选用EAM、AIREBO、Tersoff和LJ组合势函数，通过LAMMPS去除石墨烯增强铜钨合金分子模型中的重叠原子，并使用共轭梯度法对体系进行几何结构优化，模拟计算不同石墨烯含量对压痕硬度的影响。通过对所述基于分子模拟的石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法的综合分析，发现较传统实验测量方法，本方法可实现石墨烯增强铜钨合金电触头材料的硬度预测与辅助设计，可为推动高压断路器高性能电触头设计与制造提供参考。提供参考。提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法


[0001]本专利技术属于断路器触头材料设计领域，具体是一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法。

技术介绍

[0002]铜钨合金(CuW)因其兼具钨相高密度、高熔点、抗熔焊、高强度和铜相高热导、高电导的优异特性 而被广泛应用于高压断路器中作为电触头材料。然而，随着我国特高压交直流输变电系统不断向更高电压 等级发展，现有的铜钨合金电触头已难以满足更高电压对其机械性能的要求，特别是在断路器触头的关合 过程中，触头因高能电弧作用而产生温升、局部软化、融化甚至喷溅，使得其弧后摩擦磨损更为严重，多 次关合将导致最终触头失效。因此提高其耐机械磨损性能已成为目前亟待解决的问题。
[0003]硬度一直被视为评估金属耐磨性能的主要参数。因此，提高硬度成为了提高断路器铜钨合金触头耐 机械磨损性能的有效途径，石墨烯是一种具有出色电学、热学和力学特性的二维纳米材料，其独特的晶体 特征使其在增强复合材料领域得到了广泛应用。同具有相似本征特性的碳纳米管相比，石墨烯具有更大的 比表面积，能够更好地提升金属基复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于模型构建、势函数选取、仿真参数设置以及压痕硬度计算方法。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于所述模型构建通过PSO算法确定石墨烯增强铜钨合金分子模型的结构参数，所述模型结构参数包括模型基体边长、钨颗粒的半径和石墨烯的位置。3.根据权利要求2所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于根据PSO算法确定的铜钨合金结构参数信息，运用atomsk软件构建石墨烯增强铜钨合金分子模型。4.根据权利要求3所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于选用EAM、AIREBO、Tersoff和LJ组合势函数，保证分子模拟过程的准确可靠。5.根据权利要求4所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于通过LAMMPS去除石墨烯增强铜钨合金分子模型中的重叠原子，并使用共轭梯度法对体系进行几何结构优化，时间间隔设置为1fs，温度为1K，系综为NPT系综，平衡弛豫步数为20000步。6.根据权利要求5所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于利用优化后的铜钨合金复合材料分子模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：任瀚文，李庆民，韩智云，王梦溪，綦天润，丛浩熹，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：