钛酸铜钙-氮化硼掺杂EPDM复合介质的电学和力学性能研究

非线性电导材料的应用是解决高压直流电缆附件内部电场集中问题的一种有效方案。因此,通过掺杂钛酸铜钙(calcium copper titanate,CCTO)纳米填料对三元乙丙橡胶(ethylene-propylene-diene monomer,EPDM)进行改性,在较低的掺杂体积分数(2%CCTO)下,复合介质展现出较好的非线性电导率;当掺杂10%CCTO时,非线性系数可达到5.40。但同时发现,高掺杂含量复合介质的击穿场强劣化严重。基于此,选择具有良好绝缘及导热特性的六方氮化硼(boronnitride,BN)与CCTO共同掺杂至EPDM中,研究发现,共掺杂复合介质的击穿场强有明显改善,φ=10%CCTO/ω=9%BN/EPDM的特征击穿场强为90.1 kV/mm(φ为体积分数,ω为质量分数),相比10%CCTO/EPDM(66.3 kV/mm)提高了35.9%,此时,共掺杂复合介质仍然表现出明显的非线性电导特征。此外,探讨了温度对复合介质非线性电导和击穿特性的影响,并对掺杂复合介质的力学性能进行测试分析,研究发现,2种无机填料的掺杂对EPDM力学性能的改善效果较为显著,随着CCTO掺杂含量增加,复合介质的拉伸强度以及断裂伸长率逐渐增加。     

热氧老化EPR电缆绝缘局部放电特性及劣化机理

为了探究热氧老化后乙丙橡胶电缆绝缘的局部放电特性及劣化机理,文中通过典型柱–板电极对不同老化程度的乙丙橡胶试样进行了局部放电试验,并对其放电发展特性和材料理化性质进行了分析。结果表明:放电起始电压和闪络电压均随绝缘老化程度的提高而降低;根据放电过程中放电特征量的变化规律,可将放电过程划分为4个阶段:起始阶段、发展阶段、持续阶段、预闪络阶段,且不同老化程度试样的PRPD谱图在各阶段呈现出特定形状;老化后的试样表面气化或气体解吸附、内部添加剂成分析出导致试样表面出现"沟壑区"、白色块状物和"微孔",分子结构中的羰基等含氧基团、聚乙烯和聚丙烯等自由基数量的增加是乙丙橡胶绝缘在热氧老化后更易出现局部放电的关键原因。     

EPR电缆终端不同位置下环切缺陷的电场及放电PSA谱图特性

动车组用乙丙橡胶(ethylene-propylene rubber,EPR)电缆终端在安装时需人工剥除外半导电层,易造成环切缺陷进而导致放电现象,同时缺陷处易填充气体形成气隙,将加速放电发展,最终引起严重的电缆击穿故障。首先对距截断处60 mm内含环切缺陷的电缆终端进行有限元分析,计算环切处最大场强;然后在25 kV工频电压下开展放电试验,分析了PRPD和PSA谱图特征,并对PSA谱图灰度值作K-means聚类特征提取。研究结果表明,环切缺陷的位置与其对EPR电缆绝缘性能的影响密切相关,距截断处60mm以内的环切缺陷不可忽视;当连续放电脉冲电压差绝对值相等时,缺陷靠近截断处且影响极其严重,距离超过60 mm时则影响较小。结合放电特性可知,PSA谱图灰度值小于255的频数在5区的最大占比、4区的最小占比和分类聚心特征,可为判断环切缺陷位置和EPR电缆绝缘状态提供重要的理论依据和数据参照。     

三元乙丙橡胶与C5F10O/CO2混合气体的相容性研究

C_5F_(10)O气体具有优异的绝缘和环保特性,在中低压电气设备中作为绝缘介质使用具有很好的应用前景,但C_5F_(10)O与气体绝缘设备中常用的三元乙丙橡胶密封材料的相容性在其工程应用前仍待研究。为此通过搭建橡胶相容性试验平台,使用热加速老化的方法研究了C_5F_(10)O/CO_2混合气体与三元乙丙橡胶的相容性,并测试了试验后气体成分的变化、三元乙丙橡胶的机械特性、表面形貌和元素变化。研究发现,在热老化条件下三元乙丙橡胶会与C_5F_(10)O和C_3F_6反应,使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6减少,但同时会使C_5F_(10)O气体分解产生的C_3F_6O和C_3HF_7增多;老化试验结束后三元乙丙橡胶表面覆盖了一层油性物质,老化试验会使三元乙丙橡胶脆化降低其机械性能,表面会析出大量晶体颗粒;C_5F_(10)O气体腐蚀三元乙丙橡胶后,会加速三元乙丙橡胶的老化造成其使用寿命缩短。相关试验结果将会对C_5F_(10)O气体绝缘设备的设计和制造过程提供参考。     

强化三元混合熔盐的传热性能的实验研究

太阳能发电技术中传热性能的优劣影响着太阳能的利用程度。选用石墨作为强化相变材料传热性能的添加剂与三元混合熔盐（K₂CO₃-NaCl-Li₂CO₃）按照石墨质量分数为5%、10%、15%进行混合制备,使用TC3000通用型导热系数测试仪测定16种试样的导热系数。并测试经历300次循环储能、释能实验试样的导热系数循环稳定性。实验结果表明：添加石墨后的混合相变材料导热系数最高可提升至原混合材料的3.38倍,当石墨的质量分数为15%时,混合相变材料的导热系数最大。在经历300次储能、释能实验后,材料的导热系数基本保持稳定,变化浮动不高于15%。石墨作为强化材料的添加剂,可有效提升强化材料的传热性能,具有实际工程的应用价值。     

Synthesis of Ti3SiC2 by spark plasma sintering(SPS)of elemental powders

Ti3SiC2 materials have been fabricated by spark plasma sintering of the elemental powders with the addition of Al.At the heating rate of 80℃/min and under the pressure of 30MPa,the ideal synthesis temperature of Ti3SiC2 is in the range of 1150-1250℃.The addition of Al is in favor of the formation of Ti3SiC2.The synthesized compound has the molecular of Ti3Si0.8Al0.2C2 and lattice parameters of α=0.3069nm,c=1.7670nm.Its grain is plane-shape with a size of about 50μm in the elongated dimension.The prepared material has Vickers hardness of 3.5-5.5GPa(at 1N and 15s) and is as readily machinable as graphite‘s.     

Bi-Pb-Tl三元系相图

用室温、高温X射线衍射及淬火的方法,测定了Bi-Pb-Tl三元系25℃的等温截面及该体系中的相结构。     

三元合金靶择优溅射稳定态的表面化学成分

基于多元素靶溅射的Andersen-Sigmund关系式，在分析了大量的二、三元素合金溅射稳定态靶表面化学成分的变化之后，发现各元素之间表面结合能之比几乎与靶体化学成分无关。只要给各元素之间设定适当的表面结合能比，就可以很容易地计算出三元合金靶稳定态表面化学成分，至少对于用2keV氩离子轰击的Ag-Pd-Au三元合金靶系来说，其计算结果都与实验值一致。所分析的实验数据是在常温下取得的，所以可不考虑离子轰击诱发的Gibbs偏析，其结论很可能是多元合金靶溅射的一般规律。此外，由Gaidikas等最近所提出的所谓择优溅射中的“基体效应”理论是无实验依据的。