铜导线接触不良熔痕形貌分析

文章通过模拟铜导线接触不良,制备在不同实验条件下的接触不良样品,然后通过体视显微镜观察导线接触不良熔痕的宏观形貌特征,用扫描电子显微镜观察接触不良熔痕的微观形貌特征,并进行对比、分析.结果表明:在不同实验条件下,铜导线接触不良熔痕的形貌特征不同.在室温条件下冷却的熔痕,表面有明显的凹坑状熔痕,熔痕上布满气孔.在高温条件下冷却的熔痕,表面凹凸不平,被一层氧化层所覆盖,氧化层在扫描电子显微镜下观察呈细密的颗粒状.因此,利用扫描电子显微镜对铜导线表面微观形貌进行观察、分析,可以鉴别其在火灾前是否处于接触不良状态.这就为公安消防机构准确认定起火原因提供了一种新的鉴定依据和方法.     

铝导线短路熔痕的微观形貌实验分析

用KYKY—2800B型扫描电子显微镜,对铝导线熔痕的微观形貌进行观察和分析,研究一次短路、二次短路和火烧热作用形成熔痕的微观形貌特征和规律,以此鉴别铝导线熔痕的形成原因.     

火烧熔痕与短路熔痕形态特征差异研究

电气火灾中火烧熔痕与短路熔痕特征差异是:火烧熔痕线径是短路熔痕线径的2倍;火烧熔痕与导线连接处有明显的温度过度区而短路熔痕没有;多股导线火烧熔痕铜丝呈粘连态,多股导线短路熔痕铜丝呈分散态;火烧熔痕表面和内部均没有孔洞,短路熔痕表面和内部分布着大量的气孔和缩孔.这些特征差异为火灾的鉴定工作提供科学依据.     

短路铜熔珠形态特征分析与定量研究

通过模拟实验制作电气火灾中短路铜熔珠实验样品,利用扫描电镜(SEM)观察其表面和横截面,对其内部孔洞的微观形态进行定性分析与定量研究.找到可供鉴别的特征参量:气孔直径D、孔洞数密度N和面积比S/S面,达到根据特征参量判断铜熔珠形成与电气火灾关系的研究目的.应用X-射线能谱仪(EDS)对其表面成分进行分析,给出一,二短路铜熔珠表面成分差异的结论.     

电气火灾中铝导线短路熔珠凝固后高温火烧对金相组织的影响

研究气体火灾中铝导线短路熔珠凝固后高温火烧对金相组织的影响。选用航空导线FVL与民用导线BV作为实验材料,对铝导线短路熔珠进行制备,对电气火灾中铝导线短路熔珠凝固后的温度进行模拟。结果:在高温、中温、低温环境下熔珠中共晶体含量大致一样,不同温度状态下均有部分熔珠内无共晶体存在,温度越低,无共晶体析出的熔珠数量越多。将凝固后的铝导线短路熔珠在1 000℃环境下加热10 min后,其金相组织主要是纤细的晶体状,熔珠中有部分细小等轴晶,有气孔现象出现;加热25 min和40 min后,其金相组织显示晶体已经变成粗大柱状晶体,其中含有少量气孔;加热55 min和70 min后,金相组织为粗大柱状晶和粗大等轴晶并存,晶界很明显,没有气孔现象。将凝固后的铝导线短路熔珠在500℃环境下加热20 min后的金相组织主要为等轴晶,其直径较小,分布均匀,晶界显著,有部分气孔存在;在800℃环境下加热20 min后的金相组织以等轴晶为主,晶粒直径不大同时较为均匀,晶界显著,形状相似;在1 000℃环境下加热20 min后的金相组织主要是等轴晶,晶粒直径较大,晶界显著,分布均匀,晶粒明显大于500℃和800℃的加热环境。高温环境下的铝导线短路熔珠密度明显高于中温和低温环境。结论:电气火灾中铝导线短路熔珠凝固后高温火烧能够使金相组织中晶粒变大,令熔珠中的气孔消失。     

电气火灾中的电弧熔痕特征与外热关系

为建立电气火灾物证鉴定关于一次短路熔痕和二次短路熔痕的量化分析,研究外热条件对短路熔痕的影响,借助X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪,分析短路熔痕的微观结构和成份信息。实验结果显示:在特定的热处理时间变化趋势下,一次短路熔痕晶粒大小的发展趋势与热处理时间趋势一致,二次短路熔痕晶粒大小的发展方向与热处理时间的变化趋势相反,而且,一次短路熔痕织构系数的平均值随外热温度的上升,先增大后减小,二次短路熔痕织构系数的平均值只在较小数值范围内波动。进一步分析短路熔痕不同区域的化学成份发现,一次短路熔痕和二次短路熔痕主要含有C、O和Cu三种元素,在熔痕的沉积层,一次短路熔痕的氧含量约为6%,二次短路熔痕的氧含量约为3%,但在熔痕基体区,一次短路熔痕和二次短路熔痕的氧含量基本无变化,均在3%左右,不随外热温度和热处理时间变化。从研究结果可知,在600℃内的电气火灾中,短路熔痕随外热温度和热处理时间变化的相关数据可以成为短路熔痕量化分析的基础。     

铜导线短路熔痕组织特征与烟粒子浓度的关系

针对火灾中铜导线短路形成时的不同环境条件,利用光学显微镜研究了环境条件中烟粒子质量浓度对铜导线短路熔痕组织中晶界、孔洞等特征的影响.结果表明:随着烟粒子质量浓度的增大,短路熔痕组织中晶界由连续逐渐向不连续转变,孔洞数量逐渐增多,孔洞的面积分数逐渐增大,孔洞面积分数与烟粒子质量浓度存在一定的对应关系;相同烟粒子质量浓度条件下,黏滞性大的烟粒子对熔痕内部孔洞的生成影响较黏滞性小的烟粒子大.     

过电流故障演化过程及熔痕特征研究

针对穿管铜导线过电流故障熔化痕迹难以识别的问题,利用电气故障模拟及痕迹制备实验装置,实验模拟了4～7倍额定电流I_e下穿管铜导线过电流故障,划分了过电流故障传热特征阶段,分析了电流对碳烟析出、熔断时间、熔痕体积和熔痕数量的影响,探究了过电流故障熔痕金相组织特征。研究发现:"累积期"电流增大碳烟析出增加,熔断时间减小。穿管铜导线发生熔断电流至少5.5I_e,在5.5～7I_e时产生了电弧熔痕、迸溅熔珠及结痂痕;随着电流增大,电弧熔痕和迸溅熔珠的体积逐渐增大,结痂痕的体积逐渐减小;迸溅熔珠和结痂痕数量逐渐增加。电弧熔痕的金相组织为树枝晶和胞状晶,迸溅熔珠和结痂痕金相组织只有胞状晶,熔痕与本体之间无明显过渡区,熔痕内部存在孔洞。实验结果表明穿管铜导线过电流故障与未穿管铜导线过电流故障痕迹特征存在差别。研究结论为火灾事故调查中识别与鉴定穿管铜导线过电流故障痕迹提供参考依据。     

导线熔痕特征的拍照技术

通过实验的方法，利用近距照相的原理，对金属铜导线熔痕在不同光照方向和强度下进行拍摄，总结出熔痕外观特征的拍照方法，为火灾调查人员认定火灾提供了有效的记录手段。     

电气火灾一次短路熔痕物证鉴定案例分析

电气火灾物证检测过程中判定一次短路熔痕性质鉴定意见关乎火灾调查工作进行,必须做到科学、客观。当前电气火灾原因技术鉴定方法宏观法和金相法国标只有比较笼统的定性判据,缺乏参考图谱和详细说明,而实际火灾案例中一次短路送检物证特征又鲜有总结分析。本文对民宅、仓库和车间三类场所典型一次短路火因的实际火灾案例中熔痕迹物证痕物证外观和金相特征进行分析和总结,并与国标特征描述和模拟实验样品熔痕特征进行对比分析,总结分析一次短路熔痕一般特征和发生环境的相关性,给出鉴定应用与实践中应注意的要点,为电气火灾一次短路熔痕物证判定提供参考判据。     

铝缆线燃烧痕迹宏细观特征

近年来,由高压输电线问题所导致的森林火灾发生率不断攀升,为了分析架空电缆森林火灾的起火原因,本文以铝缆线为研究对象,通过设计开展燃烧实验制备此类火灾中常见的铝缆线燃烧样品,综合采用体视显微镜、扫描电镜对燃烧痕迹的宏观形态和微观形貌特征进行观察分析,讨论了线缆规格尺寸、有无绝缘层、不同燃烧温度以及不同燃烧持续时间对燃烧痕迹宏/微观形貌的影响。研究结果表明：不同规格铝缆线的熔断温度平均值均高于铝的熔点660℃,聚氯乙烯绝缘层的存在一定程度上降低了铝缆线的平均熔断温度,线径越粗的含绝缘层铝线达到熔点的燃烧时间就越长;铝缆线在高温作用下易形成熔珠,铝线断裂处则以尖状熔痕和熔化增粗为主;相较于裸铝缆线,含绝缘层铝缆线燃烧所形成熔珠表面微观结构更加致密紧凑,无明显麻点和小坑。本研究的开展可为铝缆线在火场环境中燃烧痕迹的分析及起火原因的判别提供参考依据。     

铜导线断裂痕迹显微组织特征及成因研究

通过模拟实验制作电气线路事故中常见铜导线"机械断裂"、"火烧熔断"、"短路熔断"痕迹样品.通过扫描电镜观察痕迹样品微观形貌,科学分析3种断裂痕迹显微组织特征、形成机理,提出鉴别铜导线断裂痕迹方法.     

半断短路铜熔珠晶体形态特征研究

电气火灾中铜熔珠形态特征可以为火灾的鉴定工作提供科学依据,这项研究已成为人们关注的热点。与他人研究不同,通过模拟实验制作电气火灾中半断短路铜熔珠试验样品,应用SEM观察其显微特征,科学分析半断短路铜熔珠结晶特点、规律和机理。     

火烧环境中铜缆线燃烧痕迹宏微观特征

为探究涉铜缆线电气火灾的起火原因,通过设计并开展燃烧实验制备铜缆线燃烧试样,综合采用体视显微镜、扫描电镜对试样燃烧痕迹的宏、微观形态特征进行观察分析,讨论线缆规格尺寸、有无绝缘层以及不同燃烧温度对燃烧痕迹宏观形态和微观组织特征的影响。研究结果表明：对于相同规格的铜缆线,绝缘层材料的存在提高了缆线燃烧温度的极值,但二者的熔断温度相差不大,同时,也降低了缆线燃烧后熔端的集束性;随着缆线截面尺寸的增加,其燃烧过程中达到的温度极值也不断提高,不同规格铜缆线的熔断温度总体上与其截面尺寸成正比;铜缆线在高温作用下易形成熔珠,其直径通常为铜线线径的1-3倍,裸铜缆线形成的熔珠表面较光滑,具有金属光泽,而含绝缘层铜缆线形成的熔珠表面较粗糙,附着聚氯乙烯残留物。本研究可为铜缆线在火场环境中燃烧痕迹的分析及起火原因的判别提供依据。     

Y元素对ZL114A合金微观气孔的影响

ZL114A合金是由北京航空材料院自主研发的铸造亚共晶Al-Si合金,合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布位置及形貌对合金的力学性能有很大的影响.利用密度测量仪,SEM结合EDX,研究了砂型铸造条件下,Y元素对ZL114A合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布及形貌的影响.结果表明,由于Y元素的原子序数较大,ZL114A合金的理论密度和实际密度都有少量增加;同时合金的孔隙率下降,铸锭微观气孔的分布位置由分布于整个合金基体中变为多分布于共晶区域;微观气孔的形貌由颗粒状、网络状共同存在变为以网络状存在为主;虽然Y元素对合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布位置以及形貌都有影响,但不是通过直接与合金熔体中的气体作用来发挥作用的.     

空间飞行器小模数齿轮接触分析及实验研究

为研究空间某飞行器中小模数齿轮在真空环境下的接触力学与摩擦学行为,首先建立了齿轮啮合面接触应力的数学模型,得出了齿轮啮合面的应力分布规律；然后搭建了真空齿轮系统摩擦磨损实验平台,并对比研究了真空条件和空气中常压条件下齿轮的主要磨损形式；通过扫描电子显微镜对啮合面不同位置的磨痕微观形貌进行表征,研究了齿轮摩擦磨损行为与啮...     

钢芯铝绞线沿振动波形方向磨损研究

通过实验模拟了LGJ150/25型钢芯铝绞线在8%拉断张力下,3种不同振动周次下的微风振动磨损.采用扫描电子显微镜(SEM)和DMR多功能显微镜对铝线股磨痕进行形貌观测及尺寸测量.结果表明,试验后导线的磨损区域出现椭圆状磨损斑,在相同振动频率和张力作用下,磨损斑的尺寸主要受导线振幅、振动角、线股接触应力和振动次数的影响.试验结果对钢芯铝绞线微风振动磨损特性的深入研究具有重要的指导意义.     

炭化水曲柳表面微观形貌和成分分析

模拟火灾条件,制备了不同受热温度下的水曲柳炭化样品,并对其进行扫描电镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)分析.实验结果表明:随受热温度逐渐增大,水曲柳管胞孔径变大、胞壁变薄,500℃开始,管胞端部絮状沉积物凝结出现,后参与氧化逐渐消失;500℃开始,纹孔外延出现,后随温度升高烧蚀消失;700℃以上管胞壁横截面出现裂痕,且数量增多,程度逐渐加重;碳、钾随着受热温度的升高在炭化物中含量增加,氧含量则不断降低.对炭化水曲柳的微观形貌以及组分含量随受热温度变化的研究,可以帮助火灾调查人员判断火灾现场温度分布、判定火势蔓延路线,认定起火部位、起火点,查明火灾原因.     

Ni基合金激光熔覆层裂纹机理研究

激光熔覆得到的Ni基合金熔覆层容易出现裂纹,这是导致Ni基合金熔覆层失败的主要因素.基于实验及微观检测分析,以Ni60熔覆层为研究对象,从组织和应力方面对激光熔覆过程中熔覆层裂纹的开裂及扩展机理进行了研究.综合熔覆层微观组织、物相以及断口形貌分析发现,熔覆层不同位置晶体组织差异显著,材料硬度与裂纹敏感性随硬质相分布的增加而升高,Ni60熔覆层的裂纹属于准解理的脆性断裂,裂纹萌生于熔覆层顶部,并沿硬质相向内部规律性扩展.根据热残余应力模型与Griffith脆性断裂强度模型建立了涂层开裂判据,并在此基础上提出相应的裂纹消除方法,改善了金属的性能.     

45#钢零件感应热处理过程温度场的有限元模拟及组织研究

利用ANSYS有限元分析软件,对45#钢特定形状底盘零件感应加热、冷却的全过程进行了温度场的二维有限元模拟分析,进而利用工件冷却前后内部温度变化的模拟结果和45#钢的CCT曲线获得了冷却后工件内部组织分布情况.利用工业条件下的零件热处理实验对温度场和微观组织的模拟结果进行了验证,实验与模拟结果吻合良好.