Ag/CuONiO电接触复合材料PreO-P.M.法制备及其烧结致密化动力学研究

• 作者: 吴新合 沈涛 祁更新 陈晓 穆成法 吴艳芳 张林 张继 张宇星 王开旭 吕鹏举
• 来源期刊: 电工材料
• 关键词: 电接触材料 Ag/CuONiO PreO-P.M.法 烧结动力学 阿伦尼乌斯方程 MLSW理论 电学性能
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究·分析
• 页码范围: 22-30
• 页数: 8页
• 分类号: TM201.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.16786/j.cnki.1671-8887.eem.2022.03.006

摘要

以纯银板（Ag-I）、纯铜板（99.9）和Ni板（Ni-99.8）为原料，经熔炼雾化工艺制得Ag(95)Cu(4.7)Ni(0.3)合金粉体并经预氧化处理后获得的Ag/CuONiO电接触复合粉体为原料，采用预氧化粉末冶金技术（PreO-P.M.method）制备了Ag/CuONiO电接触复合材料。重点探究了烧结温度、烧结时间及成型压力对Ag/CuONiO电接触复合材料的电学及烧结致密化动力学影响规律。利用阿伦尼乌斯方程与MLSW理论探究分析了其烧结活化能、第二相颗粒长大机制，结果表明：PreO-P.M.法制备Ag/CuONiO电接触复合材料的最佳工艺参数为预氧化温度673K～723K，氧分压0.5MPa，氧化时间16h；烧结温度1113K～1153K，烧结时间4h～8h。随着烧结温度的升高，Ag/CuONiO电接触复合材料的致密度呈“快速上升”、“平缓上升”、“二次快速上升”三阶段，而导电率则按照一定的斜率持续呈递增变化趋势。在预氧化烧结过程中，Ag/CuONiO电接触复合材料断面组织中孤立的、离散的烧结颈在温度场或应力场的作用下向烧结网演变，Ag/CuONiO电接触复合材料致密化程度提升、孔隙率下降且电子传输能力增强。当烧结温度为1113K，烧结时间＞4h时，Ag/CuONiO材料的致密度基本上趋于稳定，接近于95.79%，而导电率呈缓慢上升趋势，至32h时达至峰值95.38%IACS。相比于烧结温度区间［953K，1073K］而言，Ag/CuONiO电接触复合材料的烧结活化能在烧结温度区间［1113K，1193K］下出现较大值368.961kJ/mol，且具有相当高的指前因子，反应体系表现为高频次的碰撞反应，加快了体系烧结的致密化进程。这与高烧结温度区间下Ag/CuONiO材料具有更高烧结致密度及导电率性能相吻合。结合阿伦尼乌斯方程与MLSW理论推导了Ag/CuONiO预氧化粉体烧结第二相颗粒尺寸、烧结时间、烧结温度及活化能之间的调控关系式，为后续优化设计高性能Ag/CuONiO电接触复合材料及其他相关电接触材料体系提供新思路。