微米级Ag-Sn合金粉末氧化机理研究与AgSnO2合金坯体致密化研究

摘要

电触头作为电接触的实现元件，主要承担接通、断开电路及负载电流的作用，是各类开关电器中的关键核心部件。AgCdO作为应用最为广泛的电触头材料，素有万能触头材料之称，但其在制备和使用过程会释放有毒的镉蒸气，对人体和环境有极大的毒害作用。AgSnO2触头材料具有优良的抗电弧侵蚀性和抗熔焊性，是最有希望替代AgCdO的电触头材料之一。
　　本文研究了微米级AgSn与AgSnCuBi合金粉末的氧化动力学与氧化后组织，掌握了氧化温度，氧化时间对合金粉末氧化行为的影响，阐述了添加剂对AgSn合金氧化过程影响的规律，初步探讨了第二相粒子分布与粒度的规律，得出了控制氧化过程的主要因素。初步探讨了各因素对AgSnO2致密化程度的影响，并提出了压坯-内氧化-烧结的新工艺，得出如下主要结论：
　　微米级Ag-Sn合金粉末氧化时，氧化过程分为三个阶段：指数型增重阶段，混合增重阶段，抛物线增重阶段，整个过程受氧扩散控制。氧化后，Ag-Sn合金有明显的自膨胀迹象，800℃保温4h，AgSn合金氧化完全。在Ag-Sn合金中添加Cu、Bi，合金粉氧化过程可以分为直线型快速氧化增重，抛物线型缓慢增重两个不同阶段。Cu、Bi的加入降低了AgSn合金的氧化起点，加快了Ag-Sn合金的内氧化速率，合金的氧化过程主要受反应扩散控制；750℃保温40min左右，AgSnCuBi合金粉末氧化完全；两类合金的不同的氧化参数对粉末粒度的影响不大，氧化前后的粒度变化很小。
　　AgSnO2合金坯体致密化中，胚体质量影响的显著性依次为：烧结温度>保温时间>压坯压力；合金颗粒难以长大形成有效的烧结颈，同时，以颗粒为单位形成表面为SnO2的壳状、芯部为Ag的夹心结构，阻碍了烧结胚体的进一步致密化。
　　AgSn合金压坯内氧化-烧结研究中，750℃，保温1h，所有胚体的氧化基本完全；但是低温氧化-烧结工艺得到的胚体的质量不高；AgSn合金低温内氧化-高温烧结工艺研究中，最佳的工艺路线为220MPa压制胚体，750℃保温1h，900℃保温2h，并且高温阶段保温时间越短，有助于控制SnO2的粒度，有助于提高AgSnO2之间结合强度。

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第一章 绪论

引言

§1.1 触头材料的分类

§1.2 Ag-SnO2材料制备方法简介

§1.3第二相对AgMeO电触头性能的影响

§1.4课题的研究背景与选题意义

第二章 试验方案与分析测试手段

§2.1 实验方案

§2.2 试样的制备与分析

第三章 Ag-Sn合金粉末内氧化过程研究

§引言

§3.1 Ag-Sn合金粉末表征

§3.2氧化动力学分析

§3.3氧化后物相分析与表面形貌观察

§3.4 氧化过程的模拟与讨论

§3.5结论

第四章 Ag-SnCu-Bi合金粉末氧化过程研究

§4.1引言

§4.2微米级AgSnCuBi粉末表征

§4.3 AgSnCuBi合金氧化动力学

§4.4 AgSnCuBi合金粉末氧化后的形貌观察

§4.5 AgSnCuBi合金粉末氧化过程的模拟与讨论

§4.6 结论

第五章AgSnO2合金坯体的致密化研究

§5.1引言

§5.2压坯前粉末粉料分析

§5.3 正交实验的设计与结果分析

§5.3 验证最优工艺路线

§5.4 烧结胚体断口组织观察与分析

§5.5 AgSnO2合金坯体致密化的分析与讨论

§5.6结论

第六章 压坯氧化烧结一体化工艺探讨

§引言

§6.1 粉体的TG-DSC分析

§6.2压坯-低温内氧化烧结连续工艺探讨

§6-3压坯-低温内氧化-高温烧结连续工艺探讨

§6.4结论

第七章 重要结论与展望

§7.1 本文的重要结论

§7.2 展望

参考文献

致谢

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