铁磁形状记忆合金颗粒对触点材料燃弧性能影响的研究

现有的触点材料熄弧能力较弱，材料转移和电侵蚀情况较严重，目前还未发现一种触点材料比较适合42V汽车继电器，因此，研发42V汽车继电器及其高性能的触点材料显示了良好的市场需求前景。铁磁形状记忆合金是近些年发现的一类新型智能材料，它显著的特征是形状记忆效应可以由温度和磁场来控制。铁磁形状记忆合金不仅具有普通形状记忆合金大应变和高推动力的特点，而且具有响应速度快和高效率的优点。本项目把铁磁形状记忆合金颗粒加入到触点材料中，研究它的相变应变及相变吸热特性，对降低电弧侵蚀的影响，纳米铁磁形状记忆合金颗粒的加入对电弧的影响以及纳米铁磁形状记忆合金颗粒与电弧间相互影响的物理机制。

本项目研究了Mn2基、Ni2基Heusler合金的原子占位、电子结构、磁性和相变的稳定性等物性和这些性能随不同主族元素及过渡族元素的变化规律，探索其中可能的功能材料。对Mn2RuZ (Z = Al, Ga, In, Sn, Sb)的研究发现合金的相变驱动力与其平衡晶格常数呈正相关。预测Mn2RuZ (Z = Ga, In, Sn, Sb)发生马氏体相变，且在奥氏体相和马氏体相中均表现为亚铁磁态，其磁性主要源于反平行耦合的Mn原子的贡献。对Mn2Ni1.5Z0.5 (Z = Sn, Sb)的研究表明掺杂的Ni原子是按照价电子数规则占位的，且Mn2Ni1.5Sb0.5立方奥氏体相的磁结构稳定性对晶格常数变化敏感。随着主族元素的变化，合金发生马氏体相变的可能性增强，计算表明马氏体相变伴随着Mn(D)的磁矩翻转，这带来磁相变与结构相变的耦合，有利于实现磁场驱动马氏体相变。.本项目在银基触点材料中加入铁磁形状记忆合金，触点材料的制备采用粉末冶金法，将10%的Ni54Mn46Ga25掺入银粉中进行热压烧结。电寿命实验结果显示，动作50000次后的触点没有发生粘连；阳极触点上出现了凹坑，阴极触点上出现了凸包；合金的加入对燃弧的抑制有了一定的效果，且随着合金相变温度的增加，对燃弧的抑制作用有了一定程度的提高。灭弧能力除了与合金相变温度有关外还受合金熔点的影响，当材料熔点较低时容易发生蒸发侵蚀，产生裂纹，熔点较高时形成富集区，抑制液银流动，减少材料损耗，增强熔点的抗熔焊力。.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，