铁磁形状记忆合金增强银触点材料的研究

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继电器是汽车中应用最多的电子元器件之一。为了满足汽车电气系统功耗日益增大的需要,汽车电气系统的电压将由现在的12V/14V提升到42V,传统继电器中电弧的影响将越来越大,它给继电器带来严重的损害。新型触点及触点材料的研究势在必行。铁磁性形状记忆合金作为新一代的智能材料,其特有的磁控、热致记忆效应有广泛的应用前景。本文以选取Co-Ni-Ga铁磁形状记忆合金作为突破点,探索新一代适合42V电压下工作的触点材料。意在利用其在高温下相变吸热的能力降低触点温度,减弱电弧侵蚀。Co-Ni-Ga合金一般具有两相(β+γ)共存的平衡组织,通过实验获取了具有单相马氏体晶体结构的合金成分:Co40Ni30Ga30、Co42Ni28Ga30、Co44Ni26Ga30和Co45Ni26Ga29。吸热反应分别发生在452°C、414°C、365°C和460°C。以质量分数5%、10%、15%为合金的掺量。掺量为5%时,合金起到的作用并不显著,掺量为10%时,触点的抗熔焊能力及抗电弧侵蚀能力得到了加强。Ag-Co42Ni28Ga3010%型触点受电弧侵蚀而损失的质量最少。掺量为15%时,触点的质量损失最大,在阳极触点表面形成了较深的凹坑。触点的质量转移属短弧情况下的极性转移,即阳极触点受电弧侵蚀较阴极触点严重,部分触点材料由阳极转移到阴极,导致阴极触点表面有凸包形成。相同的Co-Ni-Ga合金成分,不同的掺量,对触点的电气性能的影响有显著性不同。相同的掺量,Co-Ni-Ga合金成分的不同,触点受侵蚀的程度随相变温度的不同,呈现较为规律的变化。在365~414°C低温段,动触点质量损失Δm随温度的升高而降低;在414~452°C的中温段,Δm随温度的升高而增加,直至达到最大损失量;在452~460°C的高温段,Δm随温度的升高而急剧下降。相近吸热温度触点的质量损失接近。以相变温度点为参照,可以找到最佳的作为触点材料的合金成分。此效应对新型触点材料的选择具有一定的指导作用。
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