【摘 要】
：
电触头作为承载开关电器核心功能的重要元件,其材料的选择与改良具有重要意义。AgSnO2无毒环保、性能优良,是最有希望替代AgCdO的触头材料,但存在SnO2在电弧作用下易团聚,导电性和机械加工性能不佳等缺陷。本文采用仿真计算与试验验证相结合的方法,研究过渡金属元素Cr与稀土元素（La、Ce、Y、Sm）的掺杂对AgSnO2触头材料性能的影响,主要开展了以下工作:首先,基于第一性原理,应用Materi
【基金项目】
：
国家自然科学基金（项目号:51777057）； 中央引导地方科技发展资金项目（科技创新基地项目）:添加物对电工装备中低压电器环保触头材料性能改善的理论与试验研究,项目号:216Z1011G,起止日期:2021.03-2023.03；
论文部分内容阅读
电触头作为承载开关电器核心功能的重要元件,其材料的选择与改良具有重要意义。AgSnO2无毒环保、性能优良,是最有希望替代AgCdO的触头材料,但存在SnO2在电弧作用下易团聚,导电性和机械加工性能不佳等缺陷。本文采用仿真计算与试验验证相结合的方法,研究过渡金属元素Cr与稀土元素（La、Ce、Y、Sm）的掺杂对AgSnO2触头材料性能的影响,主要开展了以下工作:首先,基于第一性原理,应用Materials Studio仿真软件CASTEP模块,构建本征和掺杂SnO2超晶胞模型,经结构优化后开展能带结构、态密度、电荷布居、弹性常数、声子谱及相关热力学参数的仿真计算,从理论层面分析Cr与稀土元素（La、Ce、Y、Sm）掺杂对SnO2电学性能、力学性能和热力学性能的影响及作用机理。结果表明,掺杂后能级数目增多,禁带宽度缩小,其中Cr-La共掺杂SnO2带隙最小,杂质能级的引入使载流子更易跃迁,导电性能得到改善;共掺杂体系硬度减小,韧性、延展性提升,机械加工性能增强,Cr-Y共掺杂体系尤为突出;掺杂激发了粒子活性,热运动加剧,结构更加稳定,储热能力提升。之后,采用溶胶凝胶法制备Cr与稀土元素（La、Ce、Y、Sm）掺杂的SnO2粉末,并通过X射线衍射试验对其进行物相分析。结果表明,掺杂后特征衍射峰峰位与本征SnO2的X射线衍射图谱峰位基本一致,晶体仍为四方相金红石结构,掺杂元素以离子形式进入SnO2晶胞内部,实现了融入式掺杂,得到了与仿真模型相对应的纳米级掺杂SnO2粉末。最后,综合应用粉末冶金法和高能球磨法制备得到Cr与稀土元素（La、Ce、Y、Sm）掺杂的AgSnO2触头材料,对触头样品进行物理性能和电接触性能的测试试验,使用扫描电子显微镜观察电接触试验后触头样品的表面微观形貌并加以分析。结果表明,掺杂后AgSnO2触头材料的导电性、密度、机械加工性能、电接触性能均得到明显改善,燃弧时间、燃弧能量、熔焊力降低,抑制了熔融Ag液的喷溅损耗,减少了电弧烧蚀后触头表面的烧蚀坑、孔洞数量和面积,增强了触头材料的耐电弧侵蚀性和抗熔焊性,延长了触头使用寿命。各触头样品中,Cr-Y共掺杂AgSnO2硬度最低,力学性能优良,熔焊力低且稳定;Cr-La共掺杂AgSnO2导电性能和耐电弧侵蚀性能最优。试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真理论的正确性。
其他文献
作为高压直流输电系统中的关键设备,换流变压器易受到结构件和油箱内杂散损耗的影响,通常采用磁屏蔽或电磁屏蔽来优化变压器中漏磁场分布以减少杂散损耗。换流变压器在运行时,绕组励磁电流中除了交流正弦分量之外,通常还会有谐波分量和直流分量,会造成铁心饱和加剧、变压器励磁电流发生畸变、漏磁场分布更加复杂,结构件更容易出现局部过热问题,危及变压器安全稳定运行。因此研究变压器屏蔽构件在谐波和直流偏磁下的杂散损耗特
Hencken炉可以产生均匀稳定的平面火焰，常被用作各种激光诊断技术的标定．本研究设计制造了一种适用于吸收光谱测量的Hencken平面炉，利用CO2在4.2mm带头位置吸收峰的高温敏感性，采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术研究了Hencken炉所产生平面火焰的燃烧特性．本研究采用DME作为燃料，同时测量了Hencken炉火焰温度及CO2体积分数的二维分布．当空气/燃料流速与层流火焰传播
随着物联网技术和机器人技术的快速发展,采用可穿戴传感器的人体动作识别技术在人机互动、医疗康复等领域有着广泛的应用前景。手部动作可以传达大量的交流和控制信息,在人机交互等领域人们也更习惯于使用手进行操作,因此手部运动识别成为国内外研究热点。基于摩擦起电效应的传感器具有制备简单、体积小、灵敏度高等特点,在可穿戴设备领域具有得天独厚的优势。本文对聚二甲基硅氧烷（PDMS）与聚氧化乙烯（PEO）的摩擦起电
超/特高压输电线路运行过程中复合绝缘子承受着电、热、力多场耦合作用,加之芯棒环氧树脂自身热导率很低,局部积累的热量难以快速消散,易引起复合绝缘子异常发热,从而加速复合绝缘子老化,甚至导致击穿和断裂。因此研制高导热环氧树脂材料对提升复合绝缘子芯棒耐热性能,延长其使用寿命具有重要意义。本文选取微、纳米BN、Al N和Si C粒子作为导热填料,以双酚A型环氧树脂作为基体,制备了不同微纳掺杂比例的填充型高
＜正＞国有企业纪检监察机构肩负全面从严治党的重要职责。当前，随着国有企业纪检监察体制机制改革进一步深化，企业内部纪检监察机构不断健全、职能不断完善，但从实际推进情况来看，有些国有企业纪检监察工作仍然会受到诸多因素影响，监督执纪问责的主要职能发挥还不全面。因此，要继续创新国有企业纪检监察工作体制，健全工作机制，完善工作体系，以促进国有企业纪检监察机构更好地履行监督执纪职责，为企业深入推进从严治党和反
锂离子电池的蓬勃发展与应用对于传统能源紧张和环境污染问题的缓解起到了巨大的推动作用。基于荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）估计的电池管理系统（BMS）技术的不断完善,有利于发挥锂离子电池的最佳性能和提高储能系统的可靠性。鉴于此,论文以锂离子电池为研究对象,分析等效电路模型参数和可监测数据在电池整个寿命周期内的特性变化,重点研究电池的SOH估计方法,具体研究内容如下:（1）阐述锂离子电池的基本结
近年来,随着我国铁路行业的迅速发展,如何确保铁路运行的安全和稳定,维护铁路系统正常运营,改善乘客乘车体验,是一个重要课题。铁路继电器主要应用于铁路系统的逻辑控制、负载开断、信号传输、安全监测和保护,对铁路系统的长期稳定运行有直接影响。根据相关继电器生产厂商的数据,因继电器的触头故障导致的继电器失效在所有故障模式中占75%以上,触头间的接触状态、接触性能与接触表面有直接关联。本文基于恒定温度应力寿命
随着永磁材料的发展,其被广泛应用于行波管、变频空调、新能源汽车电机、风力发电、航空航天和国防等领域,并且各个领域对永磁体的温度稳定性要求越来越高。永磁体的剩磁温度系数是生产厂家必须提供的参数之一,该参数可以反应永磁体的温度稳定性。为了研制出一种价格较低并能够推广使用的永磁体剩磁温度系数测量设备,本文设计了一种基于磁致伸缩效应的永磁体剩磁温度系数传感器。该传感器是对新的测量方式的一种探索,可为开发永
近年来,碳化硅（Silicon Carbide,SiC）MOSFET已进入产业化快速发展阶段,逐渐应用在新能源汽车、5G通信、高速轨道交通等领域。随着SiC MOSFET的不断发展,其开关特性的研究引起了国内外学者的关注。开关电压作为分析开关特性的重要参数,其准确测量是器件特性分析、损耗计算、结温提取的前提,是器件运行状态评估、寿命预测以及可靠性大数据模型建立的关键。随着SiC MOSFET在开关
静息态功能磁共振成像（rf MRI）以无损性、科学性和快捷性等优势成为当今先进的脑功能成像技术。熵模型能够通过分析rf MRI信号的非线性特征和复杂度来反映大脑的生理状态,特别是在癫痫中应用广泛,因此,可将熵值作为检测脑功能异常的定量评估指标。但在使用熵模型分析rf MRI时,模型参数选择上存在依赖计算经验造成主观性和缺少统一标准的问题。为此,本文从熵模型和有监督机器学习的分析视角开展对rf MR