摘要
本文采用化学镀铜法制备W-Cu复合粉末，研究不同温度、不同甲醛浓度及不同氢氧化钠浓度对镀层微观形貌的影响。通过热压烧结法制备W80Cu20、W70Cu30、W60Cu40不同质量占比的W-Cu复合材料，测试物理及力学性能。利用电弧烧蚀装置，研究不同成分、不同放电次数及不同电压下，W-Cu复合材料的耐电弧烧蚀性能，并分析烧蚀机理。 在化学镀铜实验中，研究表明20ml/L的甲醛浓度、60℃的温度、14g/L的氢氧化钠浓度是适合本实验的化学镀铜参数，可以得到包覆完整分布均匀的镀层。利用热压烧结技术在1050℃下制备W-Cu复合材料，力学性能测试表明，随着W成分占比的增多，致密度、电导率与热导率呈现出下降的趋势，而硬度与抗弯强度呈现出上升的趋势。 研究不同成分W-Cu复合材料电弧烧蚀性能，烧蚀电压设定为8kV。采用高速摄像机记录了电弧从起弧至湮灭的过程。研究发现：随着W含量的提高，三种成分材料的击穿电流与击穿强度变化不大，W70Cu30复合材料有着较短的燃弧时间、放电距离、较小的电弧能量，说明其抗电弧烧蚀能力较强。烧蚀区域形貌观察分析表明，在浮力、电磁力以及电弧切应力共同作用下，烧蚀区域呈现“火山口”形貌。 我们选定W70Cu30复合材料进行不同放电次数的烧蚀实验，烧蚀电压设定为8kV。发现击穿电流、电弧能量、燃弧时间基本保持不变，击穿强度随放电次数的增加而缓慢下降，质量损耗随放电次数的增加增长速率由快至慢，放电距离随放电次数的增加而缓慢增长。随着烧蚀次数的增加，烧蚀面积增加，铜相飞溅与蒸发也增多，样品表面上烧蚀坑的深度逐渐增加，暴露出W骨架逐渐增多，样品受到的破坏度也逐渐增加，在热应力的作用下热影响区域内形成裂纹。 我们选定W70Cu30复合材料进行不同电压下的烧蚀试验，烧蚀电压设定为2、4、6和8kV。发现随着电压的升高，击穿电流增大，电极之间放电距离增大，击穿强度降低，燃弧时间增长。观察烧蚀区域微观形貌发现，随着电压的升高，烧蚀面积增加，表面凸起高度增加，局部烧蚀区域出现微裂纹。拉曼光谱显示材料表面经过烧蚀后形成CuO，未检测到W的氧化态。
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