真空中氧化铝陶瓷沿面耐压试验

真空中陶瓷绝缘子的耐压能力严重受到其表面性能的制约，在远低于同尺寸的真空间隙的耐压强度和绝缘子体耐压水平的情况下，绝缘子就出现了击穿现象，即沿面闪络击穿。利用真空绝缘实验装置选用95氧化铝陶瓷和掺锰铬氧化铝陶瓷样品进行表面耐压试验，对不同组分的陶瓷样品的耐压性能比较，并探讨表面处理及测试法对绝缘子表面绝缘性能的影响。     

真空中高压电极的单次脉冲沿面闪络耐压

氧化铝陶瓷以其优良的机电性能在特种电真空器件中被广泛应用，起着高压绝缘、真空密封以及支撑固定的作用。随着脉冲功率技术和电真空器件技术的迅速发展，对氧化铝陶瓷的耐压性能提出了更高的要求。实践表明，在真空条件下，氧化铝陶瓷绝缘子耐压水平往往低于其体击穿强度和相同尺寸的真空间隙的耐压水平，其原因就是绝缘子表面发生了沿面闪络击穿。针对真空器件在特定的环境中，氧化铝陶瓷绝缘子表面绝缘能力的提高已成为电真空领域所关注和亟待解决的问题之一。电极作为高压的加载对象，     

钇和镧掺杂氧化铝陶瓷的热导及其介电弛豫特性研究

采用氧化物固相反应法,制备出纯氧化铝陶瓷及其分别掺杂稀土元素钇和镧的陶瓷样品.测量了样品的结构、介电特性和热导性能;研究了烧结温度对掺杂不同稀土元素的陶瓷样品的性能的影响.X射线衍射结果表明1500℃烧结后陶瓷样品形成了单一的固溶体.而氧化铝的热导率达到8.60W/（m·K）,样品的介电性能稳定.我们发现掺杂Y³⁺和La³⁺的氧化铝陶瓷存在介电弛豫现象,并对该现象进行了机理分析.     

微秒脉冲电场下Pb_(0.99)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))_(0.98)Nb_(0.02)O_3陶瓷击穿过程电阻变化规律

陶瓷作为应用非常广泛的一种材料,其电击穿问题一直是研究的重点和热点.由于击穿过程涉及热、光、电多场耦合效应,目前还没有一个普适的模型能够解释陶瓷击穿问题.针对此问题进行分析,实验中采用脉冲高压发生装置击穿陶瓷,通过对陶瓷击穿过程中等效电阻的研究,揭示了PZT95/5陶瓷样品体击穿和沿面闪络形成过程的异同.结果显示,在两种击穿模式下,陶瓷样品内部均会在40 ns左右形成导电通道,陶瓷等效电阻急剧下降至10~5?量级;然后体击穿与沿面闪络的导电通道以不同的速率继续扩展;电阻减小速率与导电通道上载流子的浓度有关,二者的等效电阻以不同速率减小,直至导电通道达到稳定.     

Cr3+:Al2O3透明多晶陶瓷光谱特性分析

对透光性良好的Cr³⁺:Al₂O₃透明多晶陶瓷的光谱性能 进行了研究，其吸收光谱中吸收峰与单晶红宝石相一致，按吸收光谱和Tanabe-Sugano能级 图，算出其晶场强度参数D_q及Racah参数B分别为1792cm^-1， 689cm ^-1，D_q/B=2.6，陶瓷中Cr³⁺离子所处格位的晶体场强 比单晶弱一些，但Cr³⁺:Al₂O₃透明陶瓷仍属于强场晶 体材料；当Cr³⁺掺杂浓度到达0.8wt%时，陶瓷的发射谱仍保持较好的R线发射 ；随Cr³⁺掺杂浓度的增大，激发峰位发生“红移”.在Cr³⁺:Al₂O₃透明多晶陶瓷的荧光谱上，发现一个波长为670nm的发射峰，经激发 谱确认为Cr³⁺的发射峰. 关键词： 氧化铝 透明陶瓷 离子格位 光谱性质     

平面冲击波压缩下氧化铝陶瓷的动态强度

 简述了一维应变压缩条件下的材料动态强度表征,指出了静水压力和高应变率效应的强度影响。基于Drucker-Prager屈服准则,提出了Hugoniot弹性极限表征的修正形式。进行了氧化铝陶瓷平板撞击实验,采用VISAR测试了氧化铝陶瓷样品的自由面质点速度历程,讨论了氧化铝陶瓷动态压缩强度的测定和存在的问题,对实验现象进行了一定的探讨。结果表明,材料动态强度的表征与实验测定之间存在相当大的差距。     

冲击加载下PZT 95/5铁电陶瓷的脉冲大电流输出特性

极化了的PZT 95/5铁电陶瓷在冲击波作用下发生铁电相到反铁电相的结构相变，释放出被束缚的电荷，流经外电路，形成脉冲电流.基于这一原理，针对低感、低阻负载的要求，对PZT 95/5铁电陶瓷 LRC电路响应进行了理论分析，并开展了实验研究.实验采用多组PZT 95/5铁电陶瓷并联，获得了前沿小于500ns，峰值大于5kA的大电流. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 爆电电源     

非化学计量和掺杂对(Na_(1/2)Bi_(1/2))_(0.92)Ba_(0.08)TiO_3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3的压电性能及去极化温度的影响 .研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能 ;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O3系压电陶瓷的相关规律 ;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO6 八面体的耦合作用 ,影响到畴的稳定性 ,从而影响到 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3陶瓷的去极化温度 ;所研究的陶瓷样品的去极化温度越低 ,压电系数越高 .     

介质壁加速器高梯度绝缘子研制

与普通绝缘子相比,高梯度绝缘子(HGI)的金属层与绝缘介质层交替排列结构可以抑制真空沿面闪络过程,从而提高沿面闪络场强。使用不同绝缘介质材料和金属材料采用不同加工制备工艺制备的HGI样品其沿面闪络场强差别较大。对所制备的绝缘介质层分别为聚酰亚胺、交联聚苯乙烯和尼龙,金属层为不锈钢箔,形状分别为圆柱与圆环型的HGI样品进行了真空沿面耐压测试,并对相同尺寸的纯绝缘介质样品进行了对照实验,得到了不同材料不同制备工艺HGI样品的耐压性能差异。结合样品表面显微照片观察得到的样品表面状况,分析了影响样品沿面闪络场强的因素。     

不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性

针对单极性脉冲电压下不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性开展实验研究。根据二次电子运动特性,设计了多种微槽宽度,对比了微槽结构和平面结构的绝缘子耐压特性差异。槽宽为1mm的微槽样品耐压水平与平面结构样品耐压水平相当,槽宽小于1mm的样品组耐压水平均高于平面结构样品,最高电压提高倍数约为1.4,说明一定尺寸范围内的微槽设计将提高绝缘子真空耐压水平。通过电场强度计算分析微槽结构对二次电子运动的影响过程可知,较大的微槽宽度可使电子限制在槽内运动,较小的微槽宽度将抑制初始电子的发展,最终二者都能达到抑制闪络的目的。通过显微镜观测各组样品表面特征,材料表面微观缺陷将可能降低材料耐压水平。     

不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性

针对单极性脉冲电压下不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性开展实验研究。根据二次电子运动特性, 设计了多种微槽宽度, 对比了微槽结构和平面结构的绝缘子耐压特性差异。槽宽为1 mm的微槽样品耐压水平与平面结构样品耐压水平相当, 槽宽小于1 mm的样品组耐压水平均高于平面结构样品, 最高电压提高倍数约为1.4, 说明一定尺寸范围内的微槽设计将提高绝缘子真空耐压水平。通过电场强度计算分析微槽结构对二次电子运动的影响过程可知, 较大的微槽宽度可使电子限制在槽内运动, 较小的微槽宽度将抑制初始电子的发展, 最终二者都能达到抑制闪络的目的。通过显微镜观测各组样品表面特征, 材料表面微观缺陷将可能降低材料耐压水平。     

多效应铌酸钾钠基透明铁电陶瓷的制备及性能

透明铁电陶瓷是一类具有电光效应的功能陶瓷,由于其兼具传统陶瓷耐高温、抗腐蚀、高硬度以及优异的机械性能等特性,从而成为光电领域中的关键材料.而当前应用较多的是对环境危害较大的铅基透明铁电陶瓷,因此开发兼具光效应和电效应的无铅透明铁电陶瓷成为研究热点之一.本文在铌酸钾钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究的基础上,采用传统的固相合成法,制备了铌酸钾钠基无铅透明铁电陶瓷(K0.5Na0.5)0.94–3x Li0.06Lax Nb0.95Ta0.05O3 (KNLTN-Lax; x=0, 0.01, 0.015, 0.02),并对其晶体结构、微观形貌、透过率和电学性能进行了研究分析.研究结果表明, La3+掺杂提高了铌酸钾钠基陶瓷的透过率,掺杂量x=0.02的陶瓷样品在可见光范围透过率达到50%,在红外光附近的透过率则接近60%. La3+掺杂量x=0.01时压电常数(d33)达到110 pC/N,机电耦合系数(kp)达到0.267.此外陶瓷样品具有明显的铁电体特征,居里温度高于400℃,呈现出理想的驰豫铁电体特征,是一种有望取代铅基透明铁电陶瓷的环境友好型无铅透明铁电陶瓷.     

固态高压脉冲形成线研究

 为了实现高压脉冲形成线小型化,开展了平板固态脉冲形成线研究。实验研究了两种作为储能介质的固态材料的高压体击穿特性、沿面闪络特性和频率响应特性,一种是特种复合材料,其相对介电常数在50～250之间,另一种是功能陶瓷,其相对介电常数在200～1 000之间。在此基础上,研制了两种平板固态脉冲形成线。特种复合介质固态脉冲形成线试验电压为3 kV左右,输出电压脉冲半高全宽（FWHM）可以达到58 ns;功能陶瓷介质固态脉冲形成线的试验充电电压超过120 kV,输出电压脉冲半高全宽为92 ns。     

固态高压脉冲形成线研究

为了实现高压脉冲形成线小型化,开展了平板固态脉冲形成线研究。实验研究了两种作为储能介质的固态材料的高压体击穿特性、沿面闪络特性和频率响应特性,一种是特种复合材料,其相对介电常数在50～250之间,另一种是功能陶瓷,其相对介电常数在200～1 000之间。在此基础上,研制了两种平板固态脉冲形成线。特种复合介质固态脉冲形成线试验电压为3 kV左右,输出电压脉冲半高全宽（FWHM）可以达到58 ns;功能陶瓷介质固态脉冲形成线的试验充电电压超过120 kV,输出电压脉冲半高全宽为92 ns。     

双掺杂锰酸钙基热电陶瓷的制备及电学性能研究

利用传统固相反应法成功制备出Nb掺杂量x不同的Ca_0.9Yb_0.1Mn_1-xNb_xO₃热电陶瓷. X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析表明: 样品均形成了单一的钙钛矿正交结构,空间群为Pnma. 晶格常数a和晶胞体积随着Nb掺杂量x的增加而增大,陶瓷样品具有很好的结晶度和很高的致密性, 相对密度达到97%左右. 在3 关键词： 3陶瓷')" href="#">CaMnO₃陶瓷 电阻率 Seebeck系数     

12CaO·7Al_2O_3∶Ce~(3+)透明陶瓷的制备及其闪烁特性研究

采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12Ca O·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。     

平板冲击下氧化铝陶瓷弹性前驱波衰减的细观机理

利用一级轻气炮开展了不同厚度氧化铝陶瓷样品的平板冲击压缩实验,并借助激光速度干涉仪(VISAR)测试了样品的自由面速度历程.根据自由面速度历程确定了不同厚度氧化铝陶瓷样品的Hugoniot弹性极限值,结果显示,冲击压缩下氧化铝陶瓷中存在弹性前驱波衰减现象.进一步基于氧化铝陶瓷的细观结构扫描电镜(HEL)图像,分析了氧化铝陶瓷的细观结构特征,构建了含晶相、玻璃相等细观特征的力学模型.数值模拟冲击压缩加载下氧化铝陶瓷细观结构的力学响应过程,从细观层次上分析了弹性前驱波衰减现象的产生机理,指出冲击压力低于HEL时材料的细观损伤引起的能量耗散以及前驱波在细观结构晶界处反射和透射引起的能量分散过程是其产生的主要原因.     

强流电子束二极管陶瓷真空界面

从绝缘和机械强度两方面优化设计了一种应用于强流电子束二极管的陶瓷真空界面。首先,依据真空沿面闪络机理及其影响因素,针对外径220mm的陶瓷板,应用ANSYS静电场模拟,通过对阴极电极形状和阳极外壳尺寸的调整,使得陶瓷沿面电场和阴、阳极三结合点场强均得到了有效控制。模拟结果显示:陶瓷沿面电场分布均匀,阴、阳极三结合点场强小于30kV/cm,电场线与陶瓷表面所成角度基本保持在45°;其次,针对陶瓷与电极的约束结构,通过静力和瞬态冲击分析,确定了该陶瓷界面可承受的最大静压和冲击波最大峰压分别为4.8MPa和60MPa;最后,在脉宽200ns的脉冲功率驱动源上进行了实验研究,陶瓷真空界面平均绝缘场强达到44kV/cm,二极管运行稳定,机械性能可靠,实验结果与理论设计相符。     

强流电子束二极管陶瓷真空界面

从绝缘和机械强度两方面优化设计了一种应用于强流电子束二极管的陶瓷真空界面。首先,依据真空沿面闪络机理及其影响因素,针对外径220 mm的陶瓷板,应用ANSYS静电场模拟,通过对阴极电极形状和阳极外壳尺寸的调整,使得陶瓷沿面电场和阴、阳极三结合点场强均得到了有效控制。模拟结果显示：陶瓷沿面电场分布均匀,阴、阳极三结合点场强小于30 kV/cm,电场线与陶瓷表面所成角度基本保持在45;其次,针对陶瓷与电极的约束结构,通过静力和瞬态冲击分析,确定了该陶瓷界面可承受的最大静压和冲击波最大峰压分别为4.8 MPa和60 MPa;最后,在脉宽200 ns的脉冲功率驱动源上进行了实验研究,陶瓷真空界面平均绝缘场强达到44 kV/cm,二极管运行稳定,机械性能可靠,实验结果与理论设计相符。     

低密度PZT-95/5陶瓷流体静压相变实验研究

 采用常规的氧化物陶瓷生产工艺与多孔化技术相结合的方法，制作出不同密度的PZT-95/5陶瓷样品，进行流体静压相变实验。研究发现，陶瓷材料的铁电-反铁电相变与陶瓷中气孔的存在有密切的关系，运用气孔塌陷假设或者边缘剪切假设可以对此现象进行定性解释，研究结果与美国圣地亚实验室的相似研究结果一致。