鈦鎂摻雜對氧化鋁陶瓷的相組成、微觀形貌及沿面閃絡(luò)特性的影響

姚 舜，王友法

(武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070)

0 引 言

陶瓷材料在絕緣系統(tǒng)中的應(yīng)用由來已久。氧化鋁陶瓷由于具有優(yōu)良的機(jī)電性能，已廣泛應(yīng)用于特種真空器件中[1-2]。然而，沿面閃絡(luò)現(xiàn)象會嚴(yán)重影響氧化鋁陶瓷作為真空器件的性能[3]。如果絕緣介質(zhì)與真空構(gòu)成的高電壓絕緣系統(tǒng)兩端作用的電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，絕緣介質(zhì)的表面會產(chǎn)生表面放電現(xiàn)象。絕緣系統(tǒng)兩端的電壓如果持續(xù)升高，絕緣介質(zhì)表面會形成傳導(dǎo)通道，導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)發(fā)生貫穿性的擊穿。如果提高氧化鋁陶瓷的閃絡(luò)電壓(表面耐壓能力)，沿面閃絡(luò)現(xiàn)象會得到抑制[4-5]。

因此，氧化鋁陶瓷沿面閃絡(luò)的影響因素和閃絡(luò)機(jī)理多年來一直受到各國專家的關(guān)注，對閃絡(luò)機(jī)理的研究主要有穿通感應(yīng)機(jī)理、閃絡(luò)譜特征分析、閃絡(luò)表面電荷狀態(tài)描述等,但被廣泛接受的理論是二次電子發(fā)射雪崩(SEEA)理論[6]。根據(jù)SEEA理論的介紹，適當(dāng)表面改性會影響電介質(zhì)表面電荷的積聚行為，從而影響電介質(zhì)的閃絡(luò)特性[7]。例如，Huang等[8]制備了氧化鉻涂層的氧化鋁陶瓷，發(fā)現(xiàn)涂層提高了其閃絡(luò)電壓。Li等[9]提出了一種新型的絕緣陶瓷結(jié)構(gòu)，制備了ZnO/Al2O3-Al2O3-ZnO/Al2O3(A-B-A)結(jié)構(gòu)陶瓷。結(jié)果表明，在A層中加入 ZnO會改善陶瓷表面的二次電子發(fā)射特性，從而提高陶瓷的閃絡(luò)電壓。從絕緣材料的角度看，表面改性可以在不改變陶瓷體性能的情況下改善陶瓷的沿面閃絡(luò)性能，但無論是陶瓷表面的涂層或是陶瓷表面的A-B-A結(jié)構(gòu)都容易發(fā)生脫落，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)損壞。……