【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工，具体涉及一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头、触头材料及其制备方法。
技术介绍
1、搅cucr合金触头材料具有高的开断、抗电弧烧蚀、耐压及低截流值等特性，广泛应用于中高压真空灭弧室。研究发现，cucr合金触头材料中cr颗粒尺寸细小、均匀分布，有利于耐压、抗电弧烧蚀及开断性能的提高。但是，cr颗粒细化会造成cucr触头材料的耐焊接性较弱，短路断开后容易熔焊。除此之外，在直流负载条件下使用时发生的电弧烧蚀会导致阳极和阴极之间的质量损失，严重降低真空灭弧室系统的可靠性和安全性。为了解决上述问题，研究者常在cucr合金中引入一些强化材料，如si、mg、zr、ti、fe、ni、mo和wc等合金元素。但在传统工艺制备过程中合金元素会溶解在cu中，从而增加cucr合金的电阻率，降低其导电率，合金元素的添加量和cr合金化的效果受到限制。因此，如何使cucr触头材料组织中cr颗粒的尺寸以纳米级细小均匀分布，又能保证cucr触头材料性能一直是cucr触头制造技术研究的重要方向。
2、cucr触头材料的传统制造工艺主要有混粉烧结、真空熔渗、真空熔铸和电弧熔炼四种。在混粉烧结和真空熔渗工艺中，cr颗粒尺寸由原始粉末决定，原始cr粉的细化会带来氧含量的升高，为保证较低的氧含量，混粉烧结及真空熔渗工艺制备cucr触头组织中cr颗粒尺寸为50-150μm。而在真空熔铸和电弧熔炼工艺中，cu和cr充分熔化成合金液，合金液在结晶器中凝固长大，cr颗粒尺寸由过冷度和结晶器散热速率决定，一般真空熔铸工艺触头中cr颗粒尺寸为3
技术实现思路
1、针对上述现有技术不足与缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料及其制备方法，解决现有技术中的方法在制备cucr触头材料时难以细化cr颗粒的同时又能保证导电率的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，包括如下步骤：
4、步骤一，将cucr合金板材打磨清除表面氧化膜，在cucr合金板材上预制盲孔，在盲孔中加入wc粉末，得到预埋wc粉末的cucr合金板材
5、步骤二，对预埋wc粉末的cucr合金板材进行多道次搅拌摩擦加工，得到细晶wc/cucr合金材料；
6、步骤三，对细晶wc/cucr合金材料进行去应力退火处理，去除表面的氧化物和污染物，最终制备得到真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料。
7、所述的步骤1中，cucr合金板材中cr含量为25-35wt.％；
8、所述的步骤1中，cucr合金板材为铸态、锻态或轧态等变形态；
9、所述的步骤1中，cucr合金板材厚度为4-8mm。
10、所述的步骤1中，在cucr合金板材上预制的盲孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm，间距1-4mm。
11、所述的步骤1中，wc粉末粒度为0.1-10μm，wc加入量为1-5wt.％。
12、所述的步骤2中，搅拌头材质为w-re合金，轴肩直径为10-14mm，搅拌针为圆锥形，搅拌针根部直径为4-6mm，顶部直径为2-4mm。
13、搅拌头的旋转速度为1200-1600r/min，前进速度为10-30mm/min。
14、所述的步骤2中，搅拌摩擦加工为多道次重复加工，加工次数为4-8次，每道次加工完全覆盖上一道次加工轨迹，不进行任何角度及位移上的改变。
15、所述的步骤2中，搅拌摩擦加工处理过程中通入氩气保护气体。
16、所述的步骤3中，搅拌摩擦加工后去应力退火过程为750±10℃保温2±0.2小时，随炉冷却至400-500℃，最后空冷至室温。
17、本专利技术还给出一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料，采用上述的方法制备得到。
18、本专利技术还给出一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头，采用上述的真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料制备得到。
19、本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
20、(ⅰ)本专利技术采用粒度0.1-10μm的wc粉末颗粒。wc颗粒通常是引入复合材料中的金属陶瓷增强相，具有高熔点和硬度、良好的热稳定性并且不与基体发生反应。并且wc与cu具有良好的润湿性，界面结合良好。此外，wc还具有良好的导电性、高熔点(2785℃)、高硬度和低摩擦系数。本专利技术实现了短流程、低成本制备高性能细晶wc/cucr合金，cr颗粒晶粒尺寸小于1μm，且导电率大于40％iacs。
21、(ⅱ)本专利技术的方法采用多道次搅拌摩擦加工。在摩擦热和机械搅拌的重复作用下，加工区材料发生动态再结晶和重复机械破碎，使cucr合金组织在极短时间内发生明显细化、致密化和均匀化，达到细化cr颗粒的目的。同时，利用搅拌头的高速旋转和移动实现添加元素和基体的强制混合，达到制备复合材料的目的。
22、(ⅲ)本专利技术使用去应力退火工艺为高温退火，随炉冷却至再结晶温度以上，最后空冷至室温。最大程度消除内部应力，并控制晶粒尺寸，保证性能。
23、(ⅳ)本专利技术工艺流程短、生产效率高，适用于工业化生产，可在现有cucr合金生产工艺流程后增加本专利技术工艺对cucr合金进行处理。
24、本方法适用于cr含量范围广及加工工艺各异的的cucr合金。
25、本方法在细化cucr合金中cr颗粒尺寸的基础上保证了其电性能，综合性能优异。
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1.一种真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，CuCr合金板材中Cr含量为25-35wt.％；
3.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，在CuCr合金板材上预制的盲孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm，间距1-4mm。
4.如权利要求1所述的一种真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，WC粉末粒度为0.1-10μm，WC加入量为1-5wt.％。
5.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，搅拌头材质为W-Re合金，轴肩直径为10-14mm，搅拌针为圆锥形，搅拌针根部直径为4-6mm，顶部直径为2-4mm；
6.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，搅拌摩擦加工为多道次重复加工，加
7.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，搅拌摩擦加工处理过程中通入氩气保护气体。
8.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，搅拌摩擦加工后去应力退火过程为750±10℃保温2±0.2小时，随炉冷却至400-500℃，最后空冷至室温。
9.一种真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一条权利要求所述的方法制备得到。
10.一种真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头，其特征在于，采用如权利要求9中所述的真空灭弧室用细晶WC/CuCr触头材料制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，cucr合金板材中cr含量为25-35wt.％；
3.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，在cucr合金板材上预制的盲孔的深度为1-2mm，直径为1-2mm，间距1-4mm。
4.如权利要求1所述的一种真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，wc粉末粒度为0.1-10μm，wc加入量为1-5wt.％。
5.如权利要求1所述的真空灭弧室用细晶wc/cucr触头材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，搅拌头材质为w-re合金，轴肩直径为10-14mm，搅拌针为圆锥形，搅拌针根部直径为4-6mm，顶部直径为2-4mm；
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【专利技术属性】
技术研发人员：王文，刘艺，郑鹏飞，谢海瑞，马乾芝，张旭，霍可越，乔柯，强凤鸣，王快社，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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