【分享】电气线路火灾中铜导线一次短路与二次短路的显微组织特征

1.2 一次短路熔痕与二次短路熔痕的鉴别



一次短路与二次短路熔痕在外观上没有明显差别,在本质上是相同的。由于二者产生的外界环境不同,因此在它们各自形成的短路熔痕中便留下了可以区别的显微特征。如图1、图2、图3a及图3b所示,分别为正常原始铜导线组织及一次短路和二次短路的铜导线显微结构图象。由图示可以看出,一次短路熔痕与二次短路熔痕在显微组织结构上的不同特征主要有以下几个方面:(1)一次短路熔痕的显微组织大都是由细小的柱状晶组成,而二次短路熔痕的显微组织都是由等轴晶组成,且被很多气孔分割出现较多粗大晶界,在多数情况下,看不到与一次短路熔痕相同的细小柱状晶结构。(2)一次短路熔痕内部气孔少而小,二次短路熔痕内部气孔多而大。(3)一次短路熔痕气孔周围的(Cu+Cu2O)共晶体较少,不明显;二次短路熔痕周围(Cu+Cu2O)共晶体较明显。(4)一次短路熔珠过度区(熔珠与导线衔接处)有较明显的界限;而二次短路熔珠过度区界限不明显。



Fig.1 The fibred microstructure of raw Fig.2 The coulumnar crystal microstructure copper wire of the first shortcircuit of copper wire

Fig. 3　The equiaxle crystal (or recrystal) microstructure of the second shortcircuit of copper wire
(a) The bigger grain of equiaxle crystal in h igger temperiture in the sence of a fire
(b) The smaller grain of equiaxle crystal in low er temperiture in the sence of a fire


2 讨论



2.1 显微组织特征



由于一次短路熔痕结晶时的环境温度为正常气温,而二次短路熔痕结晶时的环境温度为火灾温度,所以二者在结晶时的冷却速度有较大差别,从而使结晶时的过冷度也存在着明显的差异,既一次短路熔痕比二次短路熔痕的冷却速度要大,过冷度也就大些。因此,一次短路熔痕的显微组织以柱状晶为主,而二次短路熔痕的显微组织以等轴晶为主,而且二次熔痕的晶粒也较一次短路熔痕的晶粒粗大些。



2.2 气孔



一次短路熔痕由于其形成的环境温度低,冷却速度快,凝固过程短,虽被截留在熔痕内的气体较多而来不及析出体外,但由于它是在燃烧产物、水蒸汽等少的环境中形成的,所以,一次短路熔痕内部的气孔是少而小。二次短路熔痕是在火灾中形成的,因火场温度高,冷却速度慢,凝固过程长,虽被析出的气体多,但由于火灾环境中存在着大量的灰尘、杂质和各种燃烧产物,以及受火灾热作用而蒸发的水蒸汽等,也将进入铜的熔液中,因此,二次短路熔痕内部的气孔总是又多又大。

2.3 共晶体



由于一次短路熔痕是在正常环境下形成的,凝固时间短及空气中的水蒸汽少,故氧气的溶解量少,且还没来得及与铜充分反应产生Cu2O时,就被析出组织之外,所以,一次短路熔痕气孔周围生成的(Cu+Cu2O)共晶体很少;而二次短路熔痕是在火灾条件下形成的,凝固时间长,再加上空气中的水蒸汽多,氧与铜的反应增加,又因气孔周围的晶体缺陷较多,氧得以沿晶深入,故生成的(Cu+Cu2O)共晶体的量也相应增多,且比一次短路熔痕更明显。



2.4 过渡区



一次短路熔珠在形成时,即在短路瞬间,除短路点处于高温状态下外,整个导线的温度并不高,其显微组织仍为加工时的原始状态呈方向性,所以温度过度区的界限比较明显。如果继续在火场的高温中不断加热,短路熔珠内的细小柱状晶晶粒逐渐长大,过度区随着温度的升高而再结晶变成粗大的等轴晶,但其界限依然比较清楚。而二次短路熔珠在形成之前,因火灾的高温作用,整个导线的温度比较高,因此,除短路点处于高温状态之外,在短路点附近的温度也较高,所以,过度区的界限比较模糊。如果也在火焰中不断加热,则在短路熔珠内比较粗大的柱状晶和在过渡区内比较粗大的等轴晶都将继续长大,从而使过渡区的界限和柱状晶的残痕更加狼牙交错和模糊不清。

文章好详细,可惜图有点细和不太清晰.