Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии изготовления нанокомпозита на основе меди для замены серебра в разрывных электрических контактах

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
искровое плазменное спекание, нанокомпозит, механическое легирование, порошковая металлургия, серебро, медь, электрические контакты, дисперсные материалы, поверхностное окисление, контактное сопротивление

Цель проекта:
Цель проекта: Разработка технологии получения нанокомпозита на основе меди путем искрового плазменного спекания и механического легирования, способного заменить серебро в разрывных электрических контактах, с минимальными технологическими потерями материала. Цель проекта достигается решением следующих основных задач: 1. Выбор составов композиционных материалов на основе меди, способных заменить серебро в электрических контактах. 2. Разработка технологий изготовления композиционных наноматериалов на основе меди для электрических контактов 3. Изготовление высокоплотных композиционных материалов на основе меди с наноразмерными дисперсными частицами. 4. Комплексные исследования и испытания медного нанокомпозита на определение механических, физических, термомеханических свойств, температуры начала разупрочнения, на воздействие электрической дуги, поведение материала при термическом окислении по сравнению с медью и серебром; проведение стендовых испытаний, проведение эксплуатационных испытаний.

Основные планируемые результаты проекта:
На основе проведенной ПНИЭР планируется получение инновационных изделий электротехнического назначения.
Будет разработан композиционный материал на основе меди для разрывных электрических контактов с высокой температурой начала разупрочнения и пониженным контактным сопротивлением, что позволит применять его взамен серебряных напаек.
Будет разработана технология изготовления композиционного материала на основе меди для замены серебряных контактов с использованием механического легирования и искрового плазменного спекания.
Ожидается, что срок службы разработанного материала будет не меньше срока службы серебряных контактов.
Результаты исследования микроструктуры разработанного материала.
Результаты стендовых испытаний медного нанокомпозита.
Результаты определения механических, физических и термомеханических свойств материала.
Методики проведения не стандартных испытаний.
Результаты патентных исследований по серебряным материалам и медным композитам для электрических контактов.
Заявочные материалы на патенты на изобретения и полезные модели.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом выполнения ПНИЭР являются экспериментальные образцы нанокомпозитных разрывных электрических контактов взамен серебросодержащих.
Экспериментальные образцы разрывных электрических контактов будут иметь следующие свойства:
1) экспериментальные образцы разрывных электрических контактов на основе меди должны обладать следующими свойствами:
- электропроводность - не менее чем 62 % по IACS;
- твердость – не менее 60 НВ;
- температура разупрочнения - не менее 700 °С;
- пористость – не более 0,5 %;
- плотность – не менее 99,5 % от теоретической;
- потеря объема при дуговом воздействии – не более потери объема меди марки М1;
2) прочность паяного соединения образцов с медными держателями должна быть не менее 10 МПа или разрушаться по образцу;
3) срок службы экспериментальных образцов должен составлять не менее 80 % от срока службы серебряных контактов;
4) экспериментальные образцы разрывных электрических контактов и припой не должны содержать в своем составе драгоценные металлы;
5) технология изготовления должна обеспечить получение образцов, размеры которых не меньше размеров реальных контактов;
6) предел прочности при сжатии должен обеспечивать не разрушение контактов при замыкании.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Практическое применение результатов работы будет осуществляться в области создания электротехнических материалов с повышенными эксплуатационными характеристикам. Электрические контакты используются практически в любой области деятельности. Во многих из них применяются серебряные материалы. Планируется замена материалов на основе серебра на композиционный медный наноматериал, разрабатываемый в данной работе. Заменять серебро планируется только в силовых контактах. В контактах, в которых не должен нарушаться передаваемый сигнал (системы безопасности и связи), заменять серебро не рекомендуется. Таким образом, областью применения являются серебряные контакты силовых выключателей электрооборудования. Такие выключатели существуют во всех отраслях промышленности, практически на всех видах транспорта и в бытовых приборах.
Например, на железнодорожном транспорте к возможным потребителям ожидаемых результатов относятся локомотивостроительные и локомотиворемонтные отечественные заводы, железные дороги, фирмы – разработчики: ОАО «Коломенский завод»; ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод»; ЗАО «Трансмашхолдинг»; ООО «Уральские локомотивы»; Воронежский тепловозоремонтный завод; Ростовский электровозоремонтный завод; Ярославский электровозоремонтный завод; Астраханский тепловозоремонтный завод; ОАО «Желдорреммаш»; ОАО «Завод подшипников скольжения» г. Тамбов; Фирма “Siemens» (Германия); Фирма «Alstom Transport» (Франция); ООО «ТМХ-Сервис; Фирма General Motors (США). Кроме того метрополитен, городской электрифицированный транспорт.

Текущие результаты проекта:
По п. 1.1 ПГ проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы;
По п. 1.1.1 ПГ обоснован выбор направления исследований;
По п. 1.1.2 ПГ разработаны требования для перспективных материалов разрывных электрических контактов взамен серебросодержащих;
По п. 1.1.3 ПГ выбраны перспективные материалы для разрывных электрических контактов взамен серебросодержащих;
По п. 1.1.4 ПГ выбраны технологии изготовления перспективных материалов для разрывных электрических контактов взамен серебросодержащих;
По п. 1.2 ПГ разработаны методики исследования исходных порошковых материалов до смешения;
По п. 1.3 ПГ выбраны технологии смешения исходных порошковых материалов.