Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Physical and Electrical Properties of Silver-Matrix Composites Reinforced with Various Forms of Refractory Phases

Borkowski P., Pietrzak K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Gładki A., Sienicki A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

817--823

EN

This paper presents technological trials aimed at producing Ag-W, Ag-WC, Ag-W-C and Ag-WC-C composite contact materials and characterizing their properties. These materials were obtained using two methods, i.e. press-sinter-repress (PSR) at the refractory phase content of less than 30% by weight as well as press-sinter-infiltration (PSI) at the refractory phase content of ≥50% by weight). The results of research into both the physical and electrical properties of the outcome composites were shown. They include the analysis of the influence of the refractory phase content (W or WC) on arc erosion and contact resistance changes for the following current range: 6 kAmax in the case of composites with a low refractory phase content, 10 kAmax in the case of composites with the refractory phase content of ≥50% by weight.

2

Effect of Ti and Zr additions on wettability and work of adhesion in Ag/C system

Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Sobczak N., Nowak R., Piątkowska A., Pietrzak K.

Materiały Elektroniczne

|

2017

|

T. 45, nr 1

4--11

EN

Wettability in the silver/carbon system was examined by the sessile drop method under vacuum at the temperature of 1243 K. Vitreous carbon, diamond and graphite were used as solid substrates. after wettability tests, the solidified Ag/C and Ag-X/C (X - 1 wt.% Ti or Zr) couples were subjected to structural characterization by SEM and EDX analysis. liquid pure silver does not wet these substrates and shows week adhesion, regardless of the type of the carbon material used. the introduction of 1 wt.% carbide forming additions Ti or Zr into silver changes dramatically the interaction in the Ag/C system leading to the formation of continuous reaction product layers (TiCx and ZrCx, respectively) at the drop/substrate interface. these interfacial layers are responsible for good wetting and high work of adhesion between agti1 and AgZr1 alloys and all types of carbon materials examined in this study.

PL

Przedstawiono wyniki badań zwilżalności w układzie srebro/węgiel wykonanych w atmosferze próżni, w temperaturze 1243 K. Pomiary kąta zwilżania wykonano metodą leżącej kropli na podłożach z węgla szklistego, diamentu i grafitu. Po testach zwilżalności wytworzone pary materiałów Ag/C i Ag-X/C (X - 1% wag. Ti lub Zr) poddano analizie strukturalnej metodami SEM i EDX. Ag/C jest układem niereaktywnym, w którym srebro nie zwilża węgla. Prezentowane badania wykazują, że dodatek 1% wag. Ti lub Zr do srebra powoduje obniżenie kątów zwilżania i wzrost wartości pracy adhezji w układzie Ag/C niezależnie od typu materiału węglowego. Jest to związane z powstawaniem na granicy kontaktu kropli z podłożem węglowym warstw przejściowych zawierających węgliki TiCx lub ZrCx.

3

Copper-Carbon Nanoforms Composites - Processing, Microstructure and Thermal Properties

Pietrzak K., Gładki A., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Strojny-Nędza A., Wejrzanowski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1307--1310

EN

The main current of publication is focused around the issues and problems associated with the formation of composite materials with Cu matrix and reinforcing phases in the various carbon nanoforms. The core of the research has been focused on thermal conductivity of these composites types. This parameter globally reflects the state of the structure, quality of raw materials and the technology used during the formation of composite materials. Vanishingly low affinity of copper for carbon, multilayered forms of graphene, the existence of critical values of graphene volume in the composite are not conducive to the classic procedures of composites designing. As a result, the expected, significant increase in thermal conductivity of composites is not greater than for pure copper matrix. Present paper especially includes: (i) data of obtaining procedure of copper/graphene mixtures, (ii) data of sintering process, (iii) the results of structure investigations and of thermal properties. Structural analysis revealed the homogenous distribution of graphene in copper matrix, the thermal analysis indicate the existence of carbon phase critical concentration, where improvement of thermal diffusivity to pure copper can occur.

4

Termofizyczne właściwości kompozytów Cu-C otrzymanych metodą metalurgii proszków

Homa M., Gazda A., Sobczak N., Pietrzak K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 3

205--220

PL

Wykonano badania materiałów kompozytowych typu Cu-C otrzymanych metodą metalurgii proszków domieszkowanych różnymi postaciami węgla (nanoproszek węgla, nanorurki węglowe oraz zredukowany tlenek grafenu). Na podstawie przeprowadzonych metodami skaningowej mikroskopii elektronowej badań strukturalnych oraz wykonanych badań właściwości termofizycznych (skaningowa kalorymetria różnicowa, dylatometria, analiza laserowa impulsowa) stwierdzono, że zastosowana procedura wytwarzania materiałów kompozytowych zapewnia zadawalające rozmieszczenie fazy węglowej w osnowie metalowej w skali makro i mezo. W skali mikro obserwowana jest porowatość oraz niejednorodność skutkująca obniżeniem przewodności cieplnej (TC < 400 W · m-1 · K-1), mimo zadawalających wyników względnej zmiany wymiarowej. Wprowadzenie zredukowanych płatków tlenku grafenu oraz węglowych nanorurek krótkich do matrycy Cu powoduje zmiany wymiarowe kompozytów w trakcie nagrzewania na skutek reakcji utleniania/redukcji osnowy Cu oraz utleniania fazy węglowej tlenem i wydzielania się produktów gazowych reakcji (CO2, CO, C, H2O i H2 oraz węglowodorów). Kompozyt zmienia swoje wymiary – pęcznieje, a na jego powierzchni obserwowane są wybrzuszenia.

EN

Studies of composite materials of the Cu-C type with additives of different forms of carbon (carbon nanopowder, carbon nanotubes and reduced graphene oxide) were performed by the powder metallurgy method. Based on the structural tests conducted by scanning electron microscopy methods and the examinations of the thermophysical properties (differential scanning calorimetry, dilatometry, laser flash analysis), it was stated that the applied procedure of fabricating composite materials ensures a satisfactory distribution of the carbon phase in the metal matrix in the macro- and meso-scale. In the micro-scale, we observe porosity and heterogeneity resulting in a lowered thermal conductivity (TC < 400 W · m-1 · K-1), despite the satisfactory results of the relative dimensional change. Introducing reduced graphene oxide flakes and short carbon nanotubes into the Cu matrix causes dimensional changes in the composites during heating as a result of oxidation/reduction of the Cu matrix, as well as oxidation of the carbon phase by oxygen and emission of gas products of the reaction (CO2, CO, C, H2O and H2 and hydrocarbons). The composite changes its dimensions: it expands, and bulges are observed on its surface.

5

Electrical properties of Ag-C and Cu-C contact materials

Pietrzak K., Gładki A., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Kaszyca K., Borkowski P.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 2

4--10

EN

Industrial production of various forms of carbon, including graphene, nanotubes, and fullerenes, expanded the range of composite materials for which they constitute the reinforcing phase of metallic matrices. It was expected that the graphene form (GF) reinforcing phase would improve the electrical, thermal, and mechanical properties of such composites. Composites with Cu and Ag matrices, having a wide range of applications in micro- and optoelectronics, aerospace and automotive industries, proved to be particularly promising. A specific group of these composites is used in a variety of electrical circuits for electrical switches, contactors, circuit breakers, voltage regulators, and arcing tips. Among others, this group includes composites such as Ag-W, Ag-WC, Ag-WC-C, or Cu-W. The presented results of electrical tests performed for the Cu (Ag) /GF composites extend the number of properties of materials used in air and vacuum electrical contacts.

PL

Przemysłowe otrzymywanie rozmaitych form węgla – grafenu, nanorurek, fulerenów – rozszerzyło gamę materiałów kompozytowych, w których stanowią one fazę wzmacniającą matryc metalicznych. Oczekiwano, że grafenowa faza wzmacniająca polepszy cechy elektryczne, cieplne i wytrzymałościowe takich kompozytów. Szczególnie obiecującymi są kompozyty z matrycami Cu lub Ag znajdujące zastosowania w mikroelektronice i optoelektronice, przemysłach lotniczym i samochodowym. Specyficzna grupa tych kompozytów stosowana jest w rozmaitych elementach układów elektrycznych jako wyłączniki etc. Do grupy tej należą między innymi kompozyty Ag-W; Ag-WC, Ag-WC-C lub Cu-W. Prezentowane wyniki badań elektrycznych kompozytów Cu(Ag)/GF poszerzają zbiór właściwości materiałów stosowanych w powietrznych i próżniowych stykach elektrycznych.

6

Termofizyczne właściwości kompozytów Ag-C

Homa A., Sobczak N., Gazda A., Siewiorek A., Kudyba A., Pietrzak K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Strojny-Nędza A.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 3

248--256

PL

Praca prezentuje wyniki wstępnych badań materiałów typu Ag-C, otrzymanych metodą metalurgii proszków, domieszkowanych różnymi postaciami węgla (nanoproszek węgla, nanorurki węglowe oraz tlenek grafenu). Na podstawie, przeprowadzonych metodami skaningo- wej mikroskopii elektronowej, badań mikrostrukturalnych oraz wykonanych badań właściwości termofizycznych metodami DSC, DIL i LFA stwierdzono, że zastosowana procedura wytwarzania materiałów kompozytowych nie zapewnia zadawalającego rozmieszczenia fazy węglowej w osnowie metalowej. W celu uzyskania poprawy jednorodności materiałów typu Ag-C należy opracować sposób deaglomeracji fazy węglowej.

EN

The work presents the results of preliminary studies of Ag-C type materials obtained by the powder metallurgy method and doped by using carbon of different form, comprising carbon nanopowder, carbon nanotubes, and graphene oxide. Basing on SEM microstructural studies and DSC, DIL, and LFA measurements, it has been stated that the applied manufacturing procedure did not guarantee the satisfied distribution of the carbon phase within the metal matrix. A deagglomeration method of the carbon phase is to be developed to improve homogeneity of the Ag-C materials.

7

Termofizyczne właściwości kompozytów Ag-C domieszkowanych nanorurkami węglowymi

Homa M., Siewiorek A., Gazda A., Sobczak N., Kudyba A., Turalska P., Pietrzak K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Strojny-Nędza A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 1

13--24

PL

Praca prezentuje wyniki wstępnych badań materiałów typu Ag-C otrzymanych metodą metalurgii proszków (PM) domieszkowanych nanorurkami węglowymi. Na podstawie przeprowadzonych metodami skaningowej mikroskopii elektronowej badań strukturalnych oraz wykonanych badań właściwości termofizycznych metodami DSC, DIL, LFA stwierdzono, że zastosowana procedura wytwarzania materiałów kompozytowych nie zapewnia zadawalającego rozmieszczenia fazy węglowej w osnowie metalowej. W celu uzyskania poprawy jednorodności materiałów typu Ag-C należy opracować sposób deaglomeracji fazy węglowej.

EN

The paper presents results of preliminary studies on Ag-C materials obtained using the powder metallurgy (PM) method with carbon nanotube doping. Based on structural tests performed using scanning electron microscopy and DSC, DIL and LFA tests of thermophysical properties, it was ascertained that the utilised procedure of producing composite material does not ensure satisfactory distribution of the carbon phase in the metal matrix. In order to improve the uniformity of Ag-C materials, a new method of deagglomerating the carbon phase needs to be developed.

8

The influence of the microstructure on the switching properties of Ag C, Ag-WC-C and Ag-W-C contact materials

Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Borkowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1059-1065

EN

The correlation between the microstructure of Ag-C, Ag-WC-C and AgWC composites and their switching properties was investigated. Two methods were used to manufacture the starting powder mixtures, namely classical milling and mechanical alloying . The arc erosion, contact resistance and welding forces of the contact materials obtained by different methods were measured using model devices. This paper presents the results achieved for the tested materials. It was found that weight loss was lower for the contacts produced by high energy milling.

PL

W pracy badano wpływ mikrostruktury kompozytów Ag-C oraz Ag-WC-C i Ag-W-C na ich właściwości łączeniowe. Do wytworzenia kompozytów stosowano dwa sposoby przygotowania mieszanin wyjściowych: klasyczne mieszanie proszków oraz mechaniczną syntezę (MA - mechanical allaying). Porównano odporność kompozytowych materiałów stykowych wykonanych różnymi technologiami na erozję łukową, rezystancje zestykową i odporność na sczepianie. Badania właściwości łączeniowych prowadzono w układach modelowych. Stwierdzono, że zastosowanie procesu MA do przygotowania mieszanin wyjściowych powoduje wzrost odporności na erozję badanych materiałów.

9

Rola wymiaru cząstek w procesie formowania struktury proszku kompozytowego metodą syntezy mechanicznej

Gładki A., Wójcik-Grzybek D., Frydman K.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 3

3-16

PL

Publikacja stanowi podsumowanie prac teoretycznych i doświadczalnych związanych z prognozowaniem struktury i otrzymywaniem materiałów kompozytowych z osnową srebrową i kruchymi fazami wzmacniającymi. Dwa modele geometryczne: model pokrycia powierzchniowego (MPP) i model gęstego upakowania (MGU) cząstek sferycznych w i na cząstce kulistej zostały zespolone z podstawowym równaniem procentu objętościowego faz wzmacniających w osnowie. W ten sposób uzyskano przestrzeń, w której kierując się zasadami dynamiki można przewidzieć strukturę kompozytów otrzymywanych metodą syntezy mechanicznej (MS). Prognozowanie modelowe zweryfikowano na dziewięciu zaplanowanych materiałach kompozytowych stosowanych na styki elektryczne, ograniczając się do układów kompozytowych złożonych z osnowy plastycznej i kruchych faz wzmacniających.

EN

This publication provides a summary of theoretical and experimental research related to forecasting the structure and obtaining composite materials with a silver matrix and fragile reinforcing phases. Two geometrical models, i.e. a model of the surface coating (MSC) and high-density model (MHD) of spherical particles in and on a spherical particle have been combined with a basic equation of the volumetric percentage of the reinforcing phase in the matrix. This has provided a space where the structure of the composites obtained by mechanical alloying (MA) can be predicted when guided by the principles of dynamics. The model forecasting has been verified using nine previously selected composite materials applied in electrical contacts, limited to systems composed of a plastic composite matrix and brittle reinforcement phases.

10

Badania modelowe morfologii mieszanin proszków Ag-C uzyskanych w procesie mechanicznej syntezy

Gładki D., Wójcik-Grzybek D., Frydman K.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 1

3-12

PL

Jedną z głównych przeszkód w skutecznym zastosowaniu cząstek węgla do umocnienia kompozytów na osnowie metali jest ich niedostateczna dyspersja w samej osnowie. Szczególne trudności dyspersyjne obserwuje się w kompozytach na osnowie srebra stosowanych na nakładki stykowe w łącznikach niskonapięciowych, ponieważ srebro i węgiel nie reagują ze sobą. W artykule przedstawiono badania struktury proszków otrzymanych podczas procesu mechanicznej syntezy (MS) czystego Ag o różnych kształtach oraz mieszaniny Ag z dodatkami 0,1 % wag. i 3 % wag. węgla. Stwierdzono, że proces formowania cząstek w wyniku zgrzewania na zimno, dzięki wysokiej energii zderzeń pomiędzy kulami i cząstkami srebra, ma różny przebieg i zależy od kształtu proszku wyjściowego. W wyniku procesu MS mieszaniny sferycznego proszku Ag i C zaobserwowano zmniejszenie wielkości cząstek oraz zmianę ich kształtu. Ponadto, badania przeprowadzone na mikroskopie skaningowym wykazały, że już po 30 minutach procesu w przypadku obu rodzajów proszków Ag i kulistego proszku C tworzy się proszek kompozytowy Ag-C. Badania potwierdziły istotną zależność pomiędzy energią procesu MS a strukturą proszków kompozytowych. Otrzymane rezultaty są spójne z wnioskami zaprezentowanymi przez autorów w publikacji [11]. Uważamy, że zastosowanie procesu mechanicznej syntezy do otrzymywania kompozytów Ag-C stosowanych na styki w łącznikach niskonapięciowych może być w przyszłości dobrym rozwiązaniem.

EN

One of the major obstacles to the effective use of carbon particles as reinforcements in metal matrix composites is their poor dispersion within metallic matrix. Especially, within silver matrix using on low voltage electrical contact tips for reason that no nuclear phases for Ag and C elements. This paper studies the milling structures of pure, different in shape silver powders and mixtures 0,1% wt. and 3% wt. C in it, formatted during mechanical alloying (MA) processes. It was found that high energy collisions between balls and pure Ag powders cold welded particles together in different ways depending to particles shapes. Two effects: size decreasing and shape particles changing were observed for spherical powders Ag-C3 mixture, MA processes after. Moreover, SEM investigations appeared composite Ag-C structure for both shapes Ag and spherical C in powders milling 30 minutes only. The strongly compositing effects were observed for Ag flat in shape and round C particles. The investigations confirmed essential relation between MA energy and structure of composite powders. Our results and conclusions are convergent to suggestions expressed by Morsi K. and Esawi A. in publication [11]. Authors hope so mechanical alloying is good way to get Ag-C material for low voltage electrical contact tips, in the future.

11

Wpływ reaktywnych dodatków stopowych na zwilżalność w układzie Ag/C

Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Sobczak N., Nowak R.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 2

104-108

PL

W różnych dziedzinach inżynierii materiałowej, takich jak na przykład wytwarzanie materiałów kompozytowych, czy szeroko pojęte spajanie materiałów, duże znaczenie ma znajomość zjawisk międzyfazowych w układach metal/metal i metal/ceramika. Jednym z często badanych układów o dużym znaczeniu w dziedzinie materiałów kompozytowych, jest układ srebro/węgiel. W pracy przedstawiono wyniki badań zwilżania w układzie Ag/C przeprowadzone zarówno dla czystego srebra, jak i dla stopów srebra zawierających 1% mas. pierwiastka aktywnego: Ti, Zr, Si (odpowiednio stopy AgTi1, AgZr1 i AgSi1). Testy zwilżalności prowadzono z wykorzystaniem aparatury do badań wysokotemperaturowych ciekłych metali. Do pomiarów zastosowano metodę leżącej kropli, polegającą na rejestracji obrazu kropli fazy ciekłej umieszczonej na płaskim, gładkim i wypoziomowanym podłożu. W testach zwilżalności stosowano klasyczną procedurę kontaktowego nagrzewania badanej pary materiałów do temperatury badań. Zaprezentowano kinetykę zwilżania oraz badania strukturalne granic międzyfazowych. Badania wykazały, że wprowadzenie do srebra niewielkich dodatków tytanu lub cyrkonu powoduje znaczne obniżenie wartości kąta zwilżania do 26° dla Ti i 13° dla Zr. W tym przypadku zwilżalność ma charakter reaktywny, wynikający z powstawania ciągłych warstw produktów reakcji (TiCx i ZrCx) i kształtowania granic rozdziału typu Ag/TiCx/C oraz Ag/ZrCx/C.

EN

Knowledge of interfacial phenomena in the metal/metal and metal/ceramics systems is essential in various areas of materials engineering such as composite materials processing or wetting and bonding in different systems. The silver/carbon system is important in several domains of materials technology. In this study the results of wetting measurements in Ag/C system are presented. The research were carried out for pure silver and reactive element-containing silver alloys (AgTi1, AgZr1 and AgSi1). The equipment for contact angle measurements at high-temperature by the sessile drop method were used in experiment. This study presents spreading kinetics of investigated alloys and structural analysis of interfacial layers. The experimental results indicated that the small addition of Zr or Ti into silver significantly improved wetting in Ag/C system. Value of contact angle reach 26° for Ti and 13° for Zr. In this case reactive character of wetting coming from formation of continuous layers for reaction products (TiCx and ZrCx) and interfaces such as Ag/TiCx/C and Ag/ZrCx/C in these systems.

12

Właściwości fizyczne i łączeniowe styków z kompozytów Ag-W C-C i Ag-W-C

Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Borkowski P., Walczuk E., Zasada D.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 1

32-39

PL

Rozwój wiedzy o procesach zachodzących podczas pracy styków w łuku elektrycznym pozwala na opracowanie nowych, odporniejszych na erozję materiałów stykowych. W niskonapięciowych łącznikach elektrycznych główną rolę odgrywają kompozytowe materiały stykowe na bazie srebra. Prowadzone obecnie badania w zakresie zastosowania materiałów na styki do niskonapięciowych łączników powietrznych koncentrują się głównie na doskonaleniu istniejących kompozytów poprzez modyfikację składu chemicznego i struktury oraz modernizacji stosowanych technologii w celu podwyższenia parametrów technicznych. Do materiałów, które mogą znaleźć zastosowanie w wyłącznikach o dużej trwałości łączeniowej należą materiały kompozytowe typu srebro-węgiel i srebro-wolfram-węgiel [1-5-3]. Odznaczają się one dużą odpornością na działanie erozyjne łuku elektrycznego oraz na sczepianie, a jednocześnie wykazują niską i stabilną rezystancję zestykową. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych (tab. 2) i mikrostruktury kompozytów Ag-W-C i Ag-WC-C (rys. 4, 5) wykonanych przez autorów z mieszanin otrzymywanych klasyczną metodą mieszania oraz metodą mechanicznej syntezy. Przedstawiono również wyniki badań erozji łukowej (rys. 8), rezystancji zestykowej (rys. 9) oraz zaprezentowano analizę stanu powierzchni styków po pracy w łuku elektrycznym (rys. 11 + 13).

EN

The development of knowledge connected with processes that take place du-ring contacl work in an electric arc makes it possible to develop new contact materials that are characterized by higher resistance to erosion. In low-voltage switchgear, the silver-based composite contact materials are most important. Currently conducted investigations on using the contact materials in low-voltage air switches are mainly concentrated on improving the existing composites through the modification of their chemical consti-tution and structure, as well as the modernization of applied technologies for the purpose of enhancing technical parameters. The materials that can be used in circuit breakers characterized by long contact life include silver-tungsten carbide-carbon and siKer-tungsten-carbon [1-5-3] composites. They have high resistance to electric arc erosion and welding and at the same time demonstrate Iow and stable contact resistance. The paper presents the results of investigations physical properties (Tab. 2) and the microstructure of Ag-WC-C and Ag-W-C composites (Fig. 4, 5) ob-tained by the authors from mixtures generated by conventional mixing and mechanical alloying method. The results of research on arc erosion (Fig. 8). contact resistance (Fig. 9) and composite materials welding (Fig. 10) are also shown. Moreover, the analysis of contact surface condition after working in electric arc is presented (Fig. 11-5-13).

13

Kompozytowe materiały stykowe Ag-WC

Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Walczuk E., Borkowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 5

850-856

PL

Rozwój aparatury łączeniowej wymuszany jest przez coraz szybszy postęp techniki. Podstawowe kierunki to miniaturyzacja oraz wzrost niezawodności i trwałości łączeniowej. Parametry te zależą w dużej mierze od materiałów stosowanych na styki elektryczne. Poznawanie zjawisk łukowych oraz mechanizmów degradacji i erozji styków w łuku elektrycznym pozwala na opracowanie nowych, kompozytowych materiałów stykowych, odpornych na działanie łuku. Podstawowymi wymaganiami stawianymi nowym kompozytowym materiałom stykowym są: - wysoka odporność na erozję łukową, - niska sczepialność, - niska i stabilna rezystancja zestykowa. Ostatnio szczególne zainteresowanie skierowane jest na kompozyty Ag-WC, pracujące w warunkach łuku elektrycznego. W zależności od zawartości składników, kompozyty te mogą być stosowane w niskonapięciowych stycznikach powietrznych ( materiały o zawartości WC 1(H50 % wag.) oraz średnio- i wysokonapięciowych komorach próżniowych (materiały o zawartości WC powyżej 50 % wag.). W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mikrostruktury kompozytów Ag-WC wytworzonych przez autorów z zastosowaniem różnych metod (spiekania w fazie stałej, z fazą ciekłą i nasycania) oraz wyniki badań erozji łukowej i rezystancji zestykowej styków o różnej zawartości węglika wolframu (rys. 4-^9). Zaprezentowano także analizę stanu powierzchni styków po pracy w łuku elektrycznym (rys. 1(K13).

EN

Development of switchgear is forced by faster and faster progress of technique. The miniaturization, reliability and switching durability - there are the basic directions. These parameters depend on contact materials applied on electrical contact tips. Recognize of switching arc phenomena, mechanism of degradation and erosion contact materials under electric arc permit to study a new composite materials resistant to action electric arc. A basic requirements of new composite contact materials are: - very high resistance on arc erosion, - low welding (tacking), - low and stable contact resistance. Recently there is particular interest (concern) with composites Ag-WC working under electric arc. Depending on contents of component this materials can be able to use in low voltage air switchgear (contact materials contain 10^50 % WC by weight) and in middle and high voltage vacuum chambers (contact materials contain over 50 % WC by weight). Ag-WC composite materials presented in this paper were produced by authors by different methods (sintering in solid phase, with liquid phase and by infiltration). The results of measurements of physical properties and microstructures have been presented in the paper. The research results of arc erosion and contact resistance of composite with different contains of WC (Fig. 4-^-9) and the analysis of contact surface after work under electric arc (Fig. 10^13) have been also presented.

14

Spiekanie kompozytowych materiałów strykowych na osnowie srebra

Wójcik-Grzybek D., Kaliszuk K., Frydman K., Bucholc W.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 2

54-61

PL

Znaczącą grupę wśród materiałów przeznaczonych na styki elektryczne stosowane w niskonapięciowych łącznikach powietrznych stanowią kompozyty na osnowie srebra. Stosowane dla tej grupy łączników kompozyty stanowią połączenie składników o różnych właściwościach: - srebra zapewniającego dobrą przewodność elektryczną i cieplną, - drugiego składnika, określającego charakter właściwości łączeniowych kompozytu. Czyste srebro z racji swoich właściwości fizycznych ma nienajlepsze właściwości łączeniowe. Wprowadzenie do srebra drugiego, odpowiednio dobranego składnika, umożliwia znaczną ich poprawę. Zwiększają się wówczas: odporność na ścieranie, odporność na erozyjne oddziaływanie łuku elektrycznego na powierzchnię styku, odporność na sczepianie, zdolność gaszenia łuku. Ze względu na rodzaj dodatku można wymienić cztery podstawowe grupy kompozytów na osnowie srebra, z których każda ma swój własny profil właściwości określający zakres zastosowań: - Ag-MeO (Ag-CdO, Ag-SnO2, Ag-Fe2O3), - Ag-Me (Ag-Ni, Ag-Fe), - Ag-C, - Ag-W (Ag-WC). Do wytwarzania większości styków z tych kompozytów stosowane są metody metalurgii proszków. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących spiekania kompozytów Ag-Fe2O3, Ag-SnO2, Ag-Fe, Ag-W przeznaczonych na styki elektryczne. Przeprowadzono obliczenia potencjału termodynamicznego reakcji rozkładu Ag2O i zależności jego prężności rozkładowej od temperatury (rys. 2, 3). Badano kompozyty wykonane z proszków srebra o różnej morfologii, wielkości ziarna i powierzchni właściwej (rys. 7, tab. 1). Przedstawiono przykładowe mikrostruktury wykonanych kompozytów (rys. 8) oraz wyniki badań gęstości (rys. 9 -13). Opisano zjawiska występujące podczas spiekania badanych kompozytów prowadzące do zwiększania wymiarów, deformacji kształtek, a nawet destrukcji materiału (rys. 5, 14) i związane z nimi problemy technologiczne. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że istotny wpływ na przebieg procesów spiekania kompozytów na osnowie srebra mają reakcje rozkładu i redukcji tlenku srebra pokrywającego ziarna proszku srebra. Przebieg spiekania zależy w dużym stopniu od zawartości srebra w kompozycie, rodzaju proszku i obróbki termicznej mieszaniny proszków przed prasowaniem. W przypadku kompozytów na osnowie srebra właściwy dobór parametrów technologicznych, a w szczególności ciśnienia prasowania, pozwala uniknąć deformacji lub destrukcji materiału w procesie spiekania.

EN

The silver-based composites used in low-voltage air-break switching devices are the significant group among others contact materials. Contact materials applied in low-voltage power engineering usually consist of two components with different properties: the silver what provides good electrical and thermal conductivity and the second component what determines the switching behaviour. The pure silver has got not too good switching properties. The high conductivity and inertness towards oxygen and nitrogen doesn't equalize too less contact erosion and welding tendency. Addition a second component into the silver makes the improvement of the switching properties possible. The wear resistance, welding resistance, arc erosion resistance and arc extinction increases. On account of kind of the second component it can be mentioned four significant groups of silver-based contact materials: - Ag-MeO (Ag-CdO, Ag-SnO2, Ag-Fe2O3), - Ag-Me (Ag-Ni, Ag-Fe), - Ag-C, - Ag-W (Ag-WC). Each of these groups has its own typical profile of properties what define the range of application. Most of these composites are made by powder metallurgical techniques. In the paper the results of the studies of sintering of Ag-Fe2O3, Ag-SnO2, Ag-Fe, Ag-W composite materials used as electrical contacts have been presented. The thermodynamic potential of decomposition of Ag2O and dependence of decomposition pressure on temperature has been calculated (Fig. 2, 3). The materials made of different kind of silver powders were investigated (Fig. 7, Table 1) and the microstructures of composites and the results of measurements of theirs density have been presented (Fig. 8,9 - 13). The phenomena appeared during the sintering of studying materials and their connection with the technological problems (deformation and destruction of contact tips (Fig. 5, 14)) has been described. The results of investigations suggest that reaction of decomposition and reduction of silver oxide covered the powder grains has significant influence on the behaviour of sintering processes of composites. It has been shown the behaviour of sintering depends on suitable selection of processing technological parameters: - granulation and specific area of used powders, - thermal treatment of powder mixtures before pressing, - pressure of pressing of powder mixtures, - contents of silver in composite. In the case the silver-based contact materials the suitable selection of technological parameters - especially pressure of pressing - allows avoid deformation and destruction of composite contact tips.

15

Materiał kompozytowy ELWOM 25 przeznacznoy na elektrody do drążenia elektroerozyjnego w węglikach spiekanych

Kaliszuk K., Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Bucholc W.

Materiały Elektroniczne

|

2002

|

T. 30, nr 3

60-64

PL

Opracowano technologię kompozytowego materiału ELWOM 25 przeznaczonego na elektrody do drążenia elektroerozyjnego w węglikach spiekanych, przystosowanego do pracy w drążarkach firmy Charmilles.

EN

Paper presents ELWOM 25 composite material, designed for tungstencarbides electro-discharge machining on Charmilles EDM machines.

16

Erozja łukowa i rezystancja zestykowa silnoprądowych styków z kompozytów WC-Ag

Walczuk E., Borkowski P., Kaliszuk K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Bucholc W.

Materiały Elektroniczne

|

2002

|

T. 30, nr 1-2

5-21

PL

Podano wyniki badań erozji łukowej i rezystancji zestykowej kompozytów WC-Ag40 i WC-Ag30 wykonanych metodą nasycania srebrem spieczonego szkieletu z węglika wolframu. Badania zostały wykonane w sterowanym komputerem testującym, przy wysokich prądach, w zakresie od 2 kA do 10 kA. Przeprowadzona dyskusja wyników i porównanie testowanych kompozytów z kompozytami typu wolfram-srebro wykonanymi podobną metodą wykazały, że obecnie testowane kompozyty są bardziej odporne na erozję łukową.

EN

The paper presents results of investigations of arc erosion and contact resistance of the WC-Ag40 and WC-Ag30 composites obtained using the press-sinter-infiltration method. The investigations have been carried out on computer-controlled test system in current range 2-10 kA. Discussion of the results and comparison of the tested materials with the tungsten-silver composites are included.

17

Badania SEM powierzchni styków z kompozytu WC-Ag po pracy w łuku elektrycznym

Kaliszuk K., Frydman K., Wójcik-Grzybek D., Bucholc W., Walczuk E., Borkowski P., Zasada D.

Materiały Elektroniczne

|

2002

|

T. 30, nr 4

55-76

PL

Przedstawiono wyniki badań powierzchni styków z materiałów kompozytowych węglik wolframu - srebro: WC-Ag30 i WC-Ag40, po pracy łukowej przy wyłączaniu prądów 6 kA i 10 kA. Styki zostały wykonane metodą nasycania ciekłym srebrem spieczonego uprzednio szkieletu z węglika wolframu. Opracowanie zawiera dyskusje obserwacji i interpretację zjawisk zachodzących pod działaniem łuku elektrycznego.

EN

The paper presents results of investigations of surface of contact made of composite materials tungsten carbide-silver (WC-Ag30 and WC-Ag40). After arc operation with breaking of 6 kA and 10 kA current. The composite materials were made using the press-sinter-infiltration method. The paper comprises discussion of findings and interpretation of phenomena occuring as a result of the action of arc.

18

Wpływ obecności niewielkiej ilości ciekłego srebra na spiekanie aktywowane szkieletów wolframowych o dużej porowatości.

Wójcik-Grzybek D., Frydman K., Kaliszuk K., Zasada D.

Materiały Elektroniczne

|

2000

|

T. 28, nr 3

63-77

PL

W pracy badano wpływ niewielkiej ilości ciekłego srebra na spiekanie aktywowane szkieletów wolframowych o dużej porowatości, przeznaczonych na kompozyty typu W-Ag. Badania prowadzono dla różnych zawartości Ag i różnych parametrów spiekania. Wykonano analizy strukturalne i badania składu chemicznego spieczonych szkiletów wolframowych. Zaproponowano wyjaśnienie oddziaływania srebra w oparciu o zjawiska spiekania z fazą ciekłą.

EN

The investigation of influence of a small amount of liquid silver in the activated sintering the high porosity tungsten skeleton is presented in this paper. The investigations were made for different contents of silver and different sintering parameters. The structural analysis and the chemical compose of the sintered tungsten skeleton were made. The explanation of influence of silver on activated sintering on the basis of liquid phase sintering phenomena is proposed.