机械工程学报

作者：魏鑫鹏, 吴雪莲, 吴宬哲, 孙万杰, 丁健翔, 柏小平, 柳东明, 张世宏, 任万滨, 孙正明

单位：1. 安徽工业大学材料科学与工程学院 马鞍山 243032;2. 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室 马鞍山 243002;3. 东南大学材料科学与工程学院 南京 211189;4. 浙江福达合金材料科技有限公司 温州 325025;5. 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院 哈尔滨 150001

关键词：MAX相,银基复合电触头,纳米力学行为,材料微结构,电弧侵蚀机理；

基金：国家自然科学基金资助项目(12072294)。

银基电触头是承载低压电器设备结构-功能一体化的关键材料，在实际服役过程中“材料组成-力学特性”的维持是抵抗电弧侵蚀进而避免电触头过早失效的关键。阐明材料在电弧侵蚀过程中纳米力学性能的演变规律，对于丰富电接触机理、开发新型电接触材料进而推动低压电器更新换代具有重要意义。设计了经不同次数电弧侵蚀的Ag/Ti2SnC电触头材料样品，并采用纳米压痕技术 (静态压痕、蠕变、连续刚度、NanoBlitz 3D压痕)对其断面近电弧侵蚀区域纳米力学性能进行了系统分析。研究发现，尽管随电弧侵蚀次数增加材料纳米力学性能逐渐退化，但退化速度呈明显减缓趋势。在侵蚀初期(1～100次)和中期 (100～1000次)，力学性能下降主要归因于增强相Ti2SnC的部分分解和有限表面氧化。而在侵蚀后期(1 000～6 200次)，即使电弧破坏由表及里深入了Ti2SnC内部，但表面氧化层的存在和Ag-Sn互扩散行为有效延缓了力学性能的退化速率，从而使Ag/Ti2SnC仍保持了较好的抗电弧侵蚀能力。从纳米力学角度深入剖析了Ag/Ti2SnC复合电触头材料的抗电弧侵蚀性能及其机制，为该体系材料的持续设计和优化提供了理论参考。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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