影响钨铜触头材料裂纹的主要因素

钨铜合金材料因其具有钨高硬度、高密度、高强度、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性，还具有铜优良的可塑性以及导电导热性，在高压开关、断路器以及仪器仪表中担负着负载电流以及电路的连通与断开的重要角色。由于原材料以及生产工艺中存在着一定的缺陷，使得材料的机械性能和物理性能受到一定的影响，从而在电弧侵蚀过程中发生熔化和飞溅并在热力作用下产生裂纹或扩展，最终整个电触头发生工作失效，电气设备发生故障。因此，分析钨铜触头材料裂纹产生的主要因素，在实际生产中有着十分重要的意义。

通常来说，钨铜触头的主要生产工艺包括固相烧结-复压-复烧、液相烧结-复压-复烧、熔渗-机加工以及预烧W骨架-熔融浸渍-机加工等。这几种工艺在电弧作用以前也会存在一定的显微缺陷， 如闭孔、W颗粒内部裂纹、W/Cu界面等。而通过实验发现，预烧W骨架的工艺对材料的机械和力学性能最为有利。因为此时的W颗粒不再是单独分散的粒子，而是经过高温烧结作用形成的骨架，这样的结构对于抵抗机械冲击以及抵抗裂纹扩展都是十分有效的。在电弧燃烧的过程中钨铜触头内部因存在一定的孔隙缺陷而形成裂纹的起源以及裂纹的扩展。常温下，孔隙中的气体相对稳定，但是在电弧高温作用下，气体压力大幅增加，对已存在的微裂纹产生撕裂力，促使其发生扩展。另外，W粉的在烧结作用也不能忽视。当钨和铜所形成的毛细管中的Cu在电弧作用下飞溅或蒸发，表面的某些W粒子会裸露与介质中并发生在烧结的现象。表面效应使得W粒子球化或表面转移，不可避免地会产生W骨架之间的裂纹，并逐渐深入至触头内部。