銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織穩(wěn)定性研究

龔鈺媛

摘 要：通過模擬火災(zāi)現(xiàn)場，利用火災(zāi)痕跡物證綜合實驗臺制備銅導(dǎo)線二次短路熔珠，利用自制控溫箱模擬室內(nèi)火災(zāi)熱環(huán)境，對銅導(dǎo)線二次短路熔珠在不同溫度和時間的條件下進行加熱處理，采取不同的方式冷卻，并通過重復(fù)性實驗，觀察其金相顯微組織，找出影響銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織穩(wěn)定性的因素和變化規(guī)律，從而對影響穩(wěn)定性的原因進行深入分析。實驗結(jié)果表明，火災(zāi)現(xiàn)場的溫度、火災(zāi)持續(xù)時間和冷卻方式對銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性有一定的影響；溫度對晶粒體積的穩(wěn)定性有較大的影響；加熱時間對晶粒體積的穩(wěn)定性影響較??；立即冷卻時，冷卻方式對晶粒的體積有影響。而晶粒形態(tài)在各種條件下均具有較高的穩(wěn)定性。在鑒定過程中，可根據(jù)火災(zāi)中提取的短路熔珠的金相顯微組織特征分析鑒定火災(zāi)起因，從而為公安消防部門查明電氣火災(zāi)原因提供有利的科學(xué)證據(jù)。

關(guān)鍵詞：銅導(dǎo)線；二次短路熔珠；金相顯微組織；電氣火災(zāi)

中圖分類號：TG146.1+1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.012

近年來，隨著高層建筑的大量興建和城鄉(xiāng)物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，以技術(shù)密集和社會財富高度集中為特征的現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，電器設(shè)備的應(yīng)用已深入到社會的各個角落。因電器設(shè)備、電氣線路故障或使用不當而引起的火災(zāi)頻發(fā)，電氣火災(zāi)占總火災(zāi)的比例呈逐年上升趨勢。據(jù)火災(zāi)統(tǒng)計顯示，社會越發(fā)展水平越高，電氣化程度越高，發(fā)生電氣火災(zāi)的可能性則越大。據(jù)《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》公布的信息，2005年電氣火災(zāi)共發(fā)生31 380起，占全年火災(zāi)總起數(shù)的13.30%，造成直接財產(chǎn)損失29 101.6萬元，占總直接財產(chǎn)損失的33.82%；2006年電氣火災(zāi)共發(fā)生32 431起，占全年火災(zāi)總起數(shù)的13.99%，造成直接財產(chǎn)損失29 100.7萬元，占總直接財產(chǎn)損失的21.24%；2007年電氣火災(zāi)共發(fā)生46 246起，占全年火災(zāi)總起數(shù)的28.3%，造成直接財產(chǎn)損失44 697.5萬元，占總直接金額財產(chǎn)損失的39.56%. 由此可見，電氣火災(zāi)已經(jīng)成為威脅人們生活、生產(chǎn)安全的重要因素，因此，預(yù)防和減少電氣火災(zāi)的發(fā)生是當前消防工作的重要內(nèi)容之一。

電氣火災(zāi)的原因較多，由線路短路引起的火災(zāi)約占整個電氣火災(zāi)總數(shù)的50%以上，遠遠超過其他原因。短路產(chǎn)生的熔珠可用來推斷起火原因和火災(zāi)蔓延的趨勢。電氣火災(zāi)中因短路產(chǎn)生的熔珠通常有2種，即一次短路熔珠和二次短路熔珠。前者是導(dǎo)線因自身故障在火災(zāi)前形成，可能是引發(fā)火災(zāi)的原因；后者是導(dǎo)線受外界火焰或高溫作用后，其絕緣層失效而形成，在火災(zāi)發(fā)生后形成，是整個回路處于通電狀態(tài)的主要依據(jù)。在火災(zāi)調(diào)查過程中，可對火災(zāi)現(xiàn)場提取的熔珠進行金相鑒定，并從熔珠的金相特征判斷火災(zāi)是由一次短路、二次短路或火燒造成的，從而為火災(zāi)原因的認定提供充分的證據(jù)。

國外的一些研究認為，火場中的熔珠之間沒有本質(zhì)上的區(qū)別，與火災(zāi)原因也沒有必然的聯(lián)系。具體到一次短路和二次短路與火災(zāi)原因的關(guān)系的專門研究很少。目前，日本、美國已將判斷建筑物火災(zāi)中銅導(dǎo)線熔痕特征的金相分析法用于火災(zāi)原因的認定；瑞士提出了電氣火災(zāi)鑒別中對導(dǎo)線熔痕表面進行成分分析的方法；俄羅斯用Х射線衍射儀的星芒效應(yīng)進行結(jié)構(gòu)分析。上述這些事例都可以用以鑒別火場提取的熔珠類別。我國已完成了多種電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法的研究，其中，宏觀法、金相分析法、成份分析法和剩磁法已編制成國家標準，其技術(shù)水平已達到國際先進水平。

在以往的研究中，主要研究二次短路熔珠與一次短路熔珠或火燒熔珠之間的金相顯微組織的差別，以及單股和多股銅導(dǎo)線形成的二次熔珠之間的差異。但對于復(fù)雜火場環(huán)境對熔珠的金相顯微組織的穩(wěn)定性是否有影響的研究較少，無法為火災(zāi)原因的認定提供準確的依據(jù)。

本文利用金相顯微鏡對模擬火災(zāi)條件下制備的二次短路熔珠金相顯微組織進行觀察和比較，主要考查銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性，即在相似條件下制備二次短路熔珠，觀察其金相顯微組織是否具有相似的特征，找出銅導(dǎo)線二次短路熔珠的主要金相顯微組織，分析不同特征產(chǎn)生的原因，從而為火災(zāi)原因認定和火災(zāi)物證技術(shù)鑒定工作利用金相顯微組織確定熔珠的種類，進而為確定與起火原因的關(guān)系提供技術(shù)支持。

1 實驗部分

1.1 實驗材料和儀器設(shè)備

實驗材料選用單股1.5 mm2聚氯乙烯絕緣電纜電線，型號為RV，額定電壓為450/750 V～300/500 V（順達牌，天津市順達電線電纜廠）；火災(zāi)痕跡物證綜合實驗臺（中國人民武裝警察部隊學(xué)院研制）；自制控溫箱（中國人民武裝警察部隊學(xué)院研制）；自凝牙脫粉、自凝牙脫水；氧化鋁金相試樣拋光粉；P-2金相試樣拋光機（江南光學(xué)儀器廠）；浸蝕劑采用氯化鐵水鹽酸乙醇溶液（氯化鐵5 g、鹽酸10 mL、無水乙醇100 mL）；4XCZ金相顯微鏡配（上海長方光學(xué)儀器有限公司）；Canon Power Shot A630數(shù)碼照相機（佳能（中國）有限公司）；SONY體視顯微鏡（索尼（中國）有限公司）。

1.2 實驗過程

1.2.1 銅導(dǎo)線二次短路熔珠的制備

模擬二次短路熔珠的形成條件，將自制控溫箱置于燃氣爐上，將加熱架分別固定在300 ℃、500 ℃和800 ℃的位置，并使用火災(zāi)痕跡物證綜合實驗臺制備二次短路熔珠。

制備條件一，產(chǎn)生銅導(dǎo)線二次短路熔珠后馬上斷電，關(guān)閉燃氣灶，并立即采取自然和噴水兩種方式冷卻。

制備條件二，產(chǎn)生銅導(dǎo)線二次短路熔珠后，將熔珠在500 ℃下分別加熱15 min、30 min和60 min，并分別用兩種冷卻方式冷卻。

制備條件三，產(chǎn)生銅導(dǎo)線二次短路熔珠后，將熔珠分別在300 ℃、500 ℃和800 ℃下加熱30 min，并分別用兩種冷卻方式冷卻。

在保證可控實驗條件一致的情況下，每種條件重復(fù)實驗5次，制備樣品共60個。將制作好的二次短路熔珠樣品按照編號排列，并使用體式顯微鏡記錄樣品的宏觀形貌。

1.2.2 熔珠金相試樣的制備、觀察和拍照

根據(jù)研究需要，截取有二次短路熔珠的部位平行置于玻璃板上，對其進行鑲嵌、磨光、拋光和浸蝕，并使用金相顯微鏡觀察和拍照。

2 實驗結(jié)果

2.1 熔珠立即冷卻的金相顯微組織

2.1.1 熔珠自然冷卻后的金相顯微組織

圖1和圖2為5次重復(fù)實驗中立即自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖1 自然冷卻的二次短路熔珠金 圖2 自然冷卻的二次短路熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

從圖1和圖2可以看出，室溫條件下立即自然冷卻的銅導(dǎo)線二次短路熔珠表層金相顯微組織以細小的柱狀晶為主，且具有明顯的方向性，垂直于熔珠表面，指向冷卻方向。如圖1所示，靠近熔珠中心的金相顯微組織以細小的軸晶為主。如圖2所示，兩個熔珠的金相顯微組織以細密的粗大柱狀晶為主，短路產(chǎn)生的柱狀晶、高溫產(chǎn)生的等軸晶和原始的等軸晶交錯在熔珠中心。由此可見，該條件下制備的二次短路熔珠在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

2.1.2 熔珠噴水冷卻后的金相顯微組織

圖3和圖4為5次重復(fù)實驗中立即噴水冷卻的二次熔珠金相顯微組織。

圖3 立即噴水冷卻的二次熔珠金相顯微 圖4 立即噴水冷卻的二次熔珠金相顯微

組織金相顯微組織試樣一（×133） 組織金相顯微組織試樣二（×133）

從圖3和圖4可以看出，立即噴水冷卻的二次短路熔珠的金相顯微組織以細小的柱狀晶為主，有少量的細小等軸晶交錯，且越靠近熔珠中心的位置，高溫產(chǎn)生的等軸晶數(shù)量越多、晶粒越小。由此可見，該條件下制備的二次短路熔珠在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

綜上所述，室溫條件下立即自然冷卻的熔珠只有表面有明確方向性的細小柱狀晶，而熔珠中心以細小等軸晶為主；噴水冷卻的熔珠內(nèi)細小柱狀晶所占面積較大，只有中心部位有少量細小等軸晶交錯在細小柱狀晶間。

自然冷卻的熔珠的粗大柱狀晶晶粒小于噴水冷卻的熔珠的晶粒。室溫條件下立即冷卻的熔珠在晶粒形態(tài)上是穩(wěn)定的，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性，冷卻方式對立即冷卻的銅導(dǎo)線二次短路熔珠的金相顯微組織有一定的影響。

2.2 加熱時間不同的熔珠金相顯微組織

2.2.1 熔珠加熱15 min后的金相顯微組織

圖4和圖5為5次重復(fù)實驗中，在500 ℃溫度下加熱15 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

從圖5和圖6可以看出，在500 ℃下加熱15 min后自然冷卻的熔珠金相顯微組織以粗大柱狀晶為主，熔珠中心有少量因高溫形成的粗大等軸晶，但晶粒較?。辉?00 ℃下加熱15 min后噴水冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在500 ℃下加熱15 min后的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

圖5 T500 ℃-15 min自冷熔珠金 圖6 T500 ℃-15 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

2.2.2 熔珠加熱30 min后的金相顯微組織

圖7和圖8為5次重復(fù)實驗中，在500 ℃溫度下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖7 T500 ℃-30 min自冷熔珠金 圖8 T500 ℃-30 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

從圖7和圖8中可以看出，在500 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織以細小的柱狀晶為主，熔珠中心部位有少量細小的等軸晶，部分熔珠金相顯微組織以粗大柱狀晶為主，熔珠中心內(nèi)存在部分粗大等軸晶；在500 ℃下加熱30 min后噴水冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在500 ℃下加熱30 min后的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

2.2.3 熔珠加熱60 min后的金相顯微組織

圖9和圖10為5次重復(fù)實驗中，在500 ℃溫度下加熱60 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖9 T500 ℃-60 min自冷熔珠金 圖10 T500 ℃-60 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣一（×133）

從圖9和圖10中可以看出，在500 ℃下加熱60 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織以粗大的柱狀晶為主，部分熔珠中心有粗大的等軸晶，與粗大的柱狀晶交錯在一起，有兩個熔珠外層出現(xiàn)部分細小柱狀晶；在500 ℃下加熱60 min后噴水冷卻二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在500 ℃溫度下加熱60 min后的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

綜上所述，在500 ℃下加熱不同時間后冷卻的銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織為粗大柱狀晶和部分細小的柱狀晶，經(jīng)過加熱的熔珠比沒有經(jīng)過加熱的熔珠的粗大柱狀晶晶粒有明顯增大，但加熱時間對晶粒體積的影響很小。冷卻方式對時間加熱不同的金相顯微組織無明顯影響。在500 ℃下加熱不同時間形成的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，而晶粒體積的穩(wěn)定性不受加熱時間的影響。

2.3 加熱溫度不同的熔珠金相顯微組織

2.3.1 300 ℃下加熱的熔珠金相顯微組織

圖11和圖12為5次重復(fù)實驗中，在300 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖11 T300 ℃-30 min自冷熔珠金 圖12 T300 ℃-30 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

從圖11和圖12可以看出，在300 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織以粗大的柱狀晶為主，熔珠中心有粗大的等軸晶，與粗大的柱狀晶交錯在一起，兩個熔珠出現(xiàn)細小柱狀晶和少量細小等軸晶；在300 ℃下加熱30 min后噴水冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在300 ℃下加熱30 min后的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

2.3.2 500 ℃下加熱熔珠的金相顯微組織

圖13和圖14為5次重復(fù)實驗中，在500 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖13 T500 ℃-30 min自冷熔珠金 圖14 T500 ℃-30 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

從圖13和圖14中可以看出，在500 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織以細小的柱狀晶為主，熔珠中心部位有少量細小的等軸晶，有部分熔珠金相顯微組織以粗大柱狀晶為主，熔珠中心內(nèi)存在部分粗大等軸晶；在500 ℃下加熱30 min后噴水冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在500 ℃下加熱30 min的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性。

2.3.3 800 ℃下加熱的熔珠金相顯微組織

圖15和圖16為5次重復(fù)實驗中，在800 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織。

圖15 T800 ℃-30 min自冷熔珠金 圖16 T800 ℃-30 min自冷熔珠金

相顯微組織試樣一（×133） 相顯微組織試樣二（×133）

從圖15和圖16中可以看出，在800 ℃下加熱30 min后自然冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織以粗大柱狀晶和粗大等軸晶為主，晶粒由于受到長時間的高溫作用而生長，越靠近熔珠中心的晶粒越小，熔珠中心有粗大的等軸晶，與粗大的柱狀晶交錯在一起，細小的柱狀晶和等軸晶已消失。

在800 ℃下加熱30 min后噴水冷卻的二次短路熔珠金相顯微組織與自然冷卻的相似。由此可見，在800 ℃下加熱30 min的二次短路熔珠金相顯微組織在晶粒形態(tài)上具有穩(wěn)定性，在晶粒體積上不具有穩(wěn)定性，冷卻方式對晶粒體積的影響較小。

綜上所述，在不同溫度加熱30 min后的銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織主要為粗大柱狀晶，經(jīng)過加熱處理的熔珠的粗大柱狀晶比沒有經(jīng)過加熱處理的熔珠的粗大柱狀晶的晶粒有明顯增大，且隨著溫度的升高，粗大柱狀晶的晶粒會明顯增大。當火焰溫度在500 ℃時，熔珠中心開始出現(xiàn)粗大等軸晶，其周圍保持粗大的柱狀晶；當加熱至800 ℃時，金相顯微組織以粗大等軸晶和粗大柱狀晶為主。

冷卻方式對不同溫度加熱處理的金相顯微組織影響不大。溫度在500 ℃條件下形成的二次短路熔珠金相顯微組織的晶粒形態(tài)具有穩(wěn)定性，晶粒體積不具有穩(wěn)定性；加熱溫度達到800 ℃時，晶粒形態(tài)的穩(wěn)定性較差，晶粒體積不具有穩(wěn)定性。

3 分析和討論

3.1 冷卻方式的影響

通過分析發(fā)現(xiàn)，二次短路熔珠的晶粒形態(tài)主要為柱狀晶，根據(jù)金屬結(jié)晶理論，金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為“凝結(jié)”，由于凝固后的固態(tài)金屬通常為晶體，所以，這一轉(zhuǎn)變過程也稱為“結(jié)晶”。銅導(dǎo)線二次短路熔珠的形成過程就是因短路電流產(chǎn)生的高溫而使金屬銅結(jié)晶的過程，結(jié)晶過程中短路點的溫度可達5 000～8 000 ℃，且高溫瞬間即逝，即使短路點周圍因火焰而溫度升高，也遠遠達不到短路瞬間的溫度，產(chǎn)生的過冷度會導(dǎo)致在熔珠外側(cè)一薄層液體中立即產(chǎn)生大量晶核，這些晶核在過冷熔體中迅速生長并相互抑制。二次短路的環(huán)境溫度較高、金屬冷卻速度慢、過冷度小，晶粒形態(tài)有利于形成柱狀晶。隨著柱狀晶的發(fā)展，散熱后熔珠中心的溫度幾乎降到熔點之下，熔珠的冷卻速度和過冷度都較小，熔珠內(nèi)部的散熱比較均勻。此時，散熱已失去方向性，晶核可自由長大，在各個方向上的成長速度相似。在熔珠中心會形成等軸晶，如果繼續(xù)受火災(zāi)現(xiàn)場的高溫影響，則在短路熔珠內(nèi)比較粗大的柱狀晶和中心區(qū)域內(nèi)比較粗大的等軸晶都將繼續(xù)長大。因此，熔珠中心區(qū)域主要以柱狀晶、等軸晶和原始晶粒為主。金屬結(jié)晶時，每個晶粒都是由一個晶核長大而成的，晶粒的體積取決于形核率、晶粒長大的速度和相對體積，而影響形核率和晶粒長大速度的主要因素是過冷度，在結(jié)晶時過冷度不變的條件下，晶粒的體積一般是穩(wěn)定的。因此，二次短路熔珠的金相顯微組織主要取決于熔珠形成時的環(huán)境條件，而在熔珠形成后環(huán)境條件不變的情況下，晶粒的形態(tài)上具有穩(wěn)定性，晶粒體積也是相對穩(wěn)定的。

不同的冷卻方式會使二次短路熔珠金相顯微組織發(fā)生變化，具體而言分為以下3種情況：①二次短路熔珠在立即水冷時，金相顯微組織會變得細長，細小的柱狀晶組織會增多。二次短路熔珠結(jié)晶時的環(huán)境溫度為火災(zāi)溫度，除短路點處于高溫狀態(tài)外，短路點附近的外界環(huán)境溫度也較高，導(dǎo)致形核率低、晶粒長大速度快。結(jié)晶完成后的晶粒數(shù)量少、晶粒粗大，金相顯微組織呈粗大的柱狀晶狀，對其立即水冷后，結(jié)晶未徹底完成，短路點及其周圍的溫度迅速降至水溫，冷卻速度加快，過冷度增大，晶粒無法立刻成長，在這種較大的過冷度和冷卻速度的條件下，二次短熔珠金相顯微組織會變得細密。②在500 ℃下加熱不同時間后對其冷卻，熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性幾乎不受冷卻方式的影響，這是因為二次短路熔珠形成后，結(jié)晶過程已經(jīng)完成，再次在500 ℃溫度下保溫不同的時間后，冷卻方式不再會對晶粒的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，冷卻方式對在500 ℃下加熱不同時間后冷卻的熔珠的晶粒穩(wěn)定性沒有明顯影響。③二次短路熔珠在不同溫度下加熱30 min后對其進行冷卻，熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性幾乎不受冷卻方式的影響。二次短路熔珠形成后，結(jié)晶過程已經(jīng)完成，采用不同的溫度對其加熱，在沒有達到結(jié)晶溫度的情況下，對其進行不同方式的冷卻后不會再對晶粒的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，冷卻方式對在不同溫度下加熱30 min后冷卻的熔珠的晶粒穩(wěn)定性沒有明顯影響。

3.2 加熱時間的影響

晶核一旦生成，則必然通過其自身的生長來完成結(jié)晶過程。晶體生長是液相中原子不斷向晶體表面堆砌的過程，即固液界面不斷地向液相中推移的過程。固液界面處固、液兩相體積自由能的差值構(gòu)成了晶體長大的驅(qū)動力，其大小取決于界面溫度。然而，二次短路熔珠形成后，再將其置于500 ℃的環(huán)境下加熱，無論加熱多長時間，都無法達到使熔珠結(jié)晶的條件，熔珠始終處于固態(tài)。晶粒長大的方式是通過晶界的遷移實現(xiàn)的，當溫度恒定時，環(huán)境給晶界處的金屬原子提供的熱量是一定的，在一定溫度下，晶粒長大到一定體積后會停止生長。因此，加熱時間對銅導(dǎo)線二次短路熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性影響較小。

3.3 加熱溫度的影響

由金屬結(jié)晶的基礎(chǔ)理論可知，晶粒長大的速度會受溫度的影響。由于晶粒的長大是通過晶界遷移實現(xiàn)的，晶界遷移的過程即原子擴散的過程，因此，溫度越高，原子擴散的速度越快，晶粒長大的速度也越快。銅導(dǎo)線二次短路后，對熔珠進行不同溫度的處理，晶粒會因外界提供的能量而長大，而將熔珠加熱到800 ℃時，高溫下二次短路熔珠的環(huán)境條件與火燒熔珠類似，易形成等軸晶或粗大的柱狀晶，晶粒會變?yōu)榇执蟮牡容S晶，柱狀晶也會隨溫度的增加而向等軸晶發(fā)展。因此，二次短路熔珠金相顯微組織在不同加熱溫度的條件下，晶粒形態(tài)和晶粒體積的穩(wěn)定性都比較差。

4 結(jié)論

通過實驗和分析得到如下結(jié)論：①在可控條件一定的情況下，二次短路熔珠金相顯微組織具有一定的穩(wěn)定性。②二次短路熔珠形成后，立即采用不同的方式冷卻會使短路熔珠金相顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。比如，對二次短路熔珠進行噴水冷卻后，晶粒變的細長；二次短路熔珠加熱不同時間并采用不同的方式冷卻后，熔珠的金相顯微組織的穩(wěn)定性不會受因冷卻方式的變化而變化；二次短路熔珠在不同的溫度下加熱并采用不同的方式冷卻后，熔珠的金相顯微組織的穩(wěn)定性不會因冷卻方式的變化而變化。③當溫度未達到結(jié)晶溫度且恒定時，不同的加熱時間對熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性影響不大。④在加熱時間一定的條件下，不同的加熱溫度對熔珠金相顯微組織的穩(wěn)定性有較大的影響。加熱溫度在500 ℃以下時，熔珠金相顯微組織有一定的穩(wěn)定性；加熱到800 ℃時，穩(wěn)定性較差。

5 結(jié)束語

通過實驗發(fā)現(xiàn)，國家標準中尚未對短路熔珠的顯微特征作出解釋。在不同受熱溫度和時間的影響下，銅導(dǎo)線二次短路熔珠的金相顯微組織有規(guī)律地發(fā)生變化。在短路火災(zāi)中，二次短路熔珠會繼續(xù)留在火災(zāi)現(xiàn)場，容易因受到火場環(huán)境的影響而導(dǎo)致晶粒組織發(fā)生變化。如果銅導(dǎo)線二次短路后的冷卻方式、加熱溫度或加熱時間有所變化，則無法判斷故障是由一次、二次短路還是火燒造成的，應(yīng)結(jié)合火場的其他物證，分析短路點的環(huán)境因素對熔珠金相顯微組織造成的影響。

由于實驗條件有限，本實驗還存在一些不足，無法更精確地模擬火災(zāi)現(xiàn)場，實驗中的受熱溫度只能達到800 ℃，而實際火災(zāi)中火場的溫度可能會達到1 000 ℃甚至更高。在今后的實驗和研究中，我們將繼續(xù)改進實驗條件，得出更多有用的結(jié)論，從而為火災(zāi)調(diào)查工作提供更多的技術(shù)支持。

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〔編輯：張思楠〕