[发明专利]一种原位自生二硼化钛强化CuW合金的方法

说明书

本发明公开了一种原位自生二硼化钛强化CuW合金的方法，将W粉、B粉以及诱导铜粉混合均匀，并压制成型，得到钨压坯；将钨压坯放入气氛烧结炉中烧结，获得钨骨架；将CuTi合金放在钨骨架上方后放入铺有石墨纸的石墨坩埚内，在烧结炉中进行熔渗，即得到原位自生二硼化钛强化CuW合金。本发明一种原位生成二硼化钛强化CuW合金的方法，通过采用烧结‑熔渗法在CuW材料中原位生成陶瓷相TiB₂，由于低逸出功陶瓷相的存在使电弧得到有效分散，从而提高了CuW触头材料的耐电弧烧蚀性能。

技术领域

本发明属于电工材料技术领域，具体涉及一种原位自生二硼化钛强化CuW合金的方法。

背景技术

CuW材料综合了钨高熔点、高硬度、高的抗烧蚀性和抗熔焊性、低的热膨胀系数以及铜的高导电、高导热率、良好的塑性，因此被广泛被用做各种高压开关中的电触头。随着特高压电网的实施建设，要求CuW电触头触头材料具备更大分断电流的能力、更高的耐电压强度以及超长的使用寿命。触头在开断过程中，将承受高压电弧的烧蚀。尤其是在超、特高压的断路器中使用时，由于电容量更大，电弧热量更为集中，更容易引起电触头的失效，导致触头材料强度降低。最终将导致CuW电触头材料失效而不能成功分断电路。因此，随着高压开关的发展，需要进一步提高其耐电弧烧蚀性能。

已有研究表明，CuW合金电击穿首先发生在逸出功较低的铜相上，普通熔渗法制备的CuW合金通常存在一些富铜区域，因此电弧的击穿位置往往选择在富铜区域，引起铜液的大面积飞溅，造成CuW电触头的集中烧蚀。采用原位生成二硼化钛强化CuW材料，避免了增强颗粒表面污染，制备过程较外加法更加方便，减少了加入混合的过程从而节省时间和成本。由于陶瓷相TiB₂的逸出功低于CuW合金中的Cu、W两相，所以陶瓷相TiB₂的弥散分布有助于分散电弧，增强CuW材料的耐电弧烧蚀性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位自生二硼化钛强化CuW合金的方法，用以提高CuW材料的耐电弧烧蚀性能。

本发明所采用的技术方案是，一种原位自生二硼化钛强化CuW合金的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，混粉、压坯：

将W粉、B粉以及诱导铜粉混合均匀，并压制成型，得到钨压坯；

步骤2，烧结：

将步骤1得到的钨压坯放入气氛烧结炉中烧结，获得钨骨架；

步骤3，熔渗：

将干净的CuTi合金放在钨骨架上方后放入铺有石墨纸的石墨坩埚内，在烧结炉中进行熔渗，即得到原位自生二硼化钛强化CuW合金。

本发明特点还在于，

步骤1中B粉添加量为W粉质量的0.1～0.8％，诱导铜粉的添加量为W粉质量的5～10％，步骤3中CuTi合金的Ti与B的摩尔比为1:2。

步骤1中W粉的粒径为4～15μm，B粉的粒径为100～500nm，诱导铜粉的粒径为10～50μm。

步骤1中压制压力300～500MPa，保压时间40～70s。

步骤2中烧结过程中，烧结温度为800～1200℃，保温时间为1～2h。

烧结过程中升温速度为5～20℃/min。

步骤3熔渗过程中，熔渗温度为1200～1400℃，保温时间为1～3h。

熔渗过程中先以5～20℃/min的升温速度升至800～1200℃，保温1～2h，然后升温到1200～1400℃，保温1～3h。