氧化鋁陶瓷具有良好的熱傳導(dǎo)性、電絕緣性能和耐高溫特性,廣泛應(yīng)用于高電壓及電真空絕緣領(lǐng)域。但是,由于其表面電阻率和二次電子發(fā)射系數(shù)大,在高電場和復(fù)雜環(huán)境下,表面容易積聚大量電荷,降低沿面閃絡(luò)電壓,引發(fā)沿面放電事故。因此,通過研究氧化鋁陶瓷真空沿面閃絡(luò)發(fā)展過程,探尋抑制電介質(zhì)表面電荷積聚以及提高沿面閃絡(luò)性能的方法具有重要科學(xué)和工程意義。本文采用離子注入與沉積的方法提高了氧化鋁陶瓷的閃絡(luò)特性,并通過仿真模擬和實驗相結(jié)合研究了真空沿面閃絡(luò)的形成與發(fā)展過程。分別采用鈦離子注入與氧化鉻薄膜沉積的方法對氧化鋁陶瓷進行了表面改性。通過金屬柵網(wǎng)輔助+射頻氬等離子體中和電荷的方法,消除了離子注入過程中氧化鋁陶瓷表面的“打火”現(xiàn)象。研究了離子注入時間對氧化鋁陶瓷表層化學(xué)成分和微觀組織結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)注入鈦元素濃度呈類高斯分布,濃度峰值位于30 nm附近,氧化鋁陶瓷表面形成了非晶改性層。研究了基體溫度、氧流量和沉積時間對氧化鉻薄膜微觀組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律:基體溫度高于100℃時薄膜開始晶化;隨著氧流量的增加,氧化鉻薄膜的沉積速率下降,薄膜的衍射峰強度降低,薄膜化學(xué)計量比由欠氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎鯛顟B(tài);基體溫度達到30...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 沿面閃絡(luò)特性的影響因素
    1.3 真空沿面閃絡(luò)機理
        1.3.1 二次電子發(fā)射雪崩模型
        1.3.2 電子引發(fā)極化松弛模型
        1.3.3 其他沿面閃絡(luò)模型
        1.3.4 表面電荷積聚對沿面閃絡(luò)的影響
        1.3.5 沿面閃絡(luò)過程模擬
    1.4 改善沿面閃絡(luò)性能的方法
        1.4.1 表面改性
        1.4.2 絕緣子體摻雜
        1.4.3 功能梯度材料絕緣子
        1.4.4 高梯度絕緣子
        1.4.5 磁場抑制閃絡(luò)
    1.5 等離子體浸沒離子注入與沉積技術(shù)
    1.6 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料及方法
    2.1 實驗材料及制備方法
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗設(shè)備及工藝參數(shù)
    2.2 分析測試方法
        2.2.1 等離子體質(zhì)譜測量
        2.2.2 成分與微觀組織分析
        2.2.3 電學(xué)參數(shù)測試
第3章 離子注入與沉積后氧化鋁陶瓷表面化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)
    3.1 引言
    3.2 離子注入對氧化鋁陶瓷表面微觀組織結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.1 金屬等離子體浸沒離子注入絕緣材料的方法
        3.2.2 注入時間對氧化鋁陶瓷表面結(jié)構(gòu)的影響
    3.3 氧化鋁陶瓷表面沉積氧化鉻薄膜研究
        3.3.1 等離子體及放電特性研究
        3.3.2 基片溫度對氧化鉻薄膜物相的影響
        3.3.3 氧流量對氧化鉻薄膜化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.4 沉積時間對氧化鉻薄膜形貌的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 離子注入與沉積后氧化鋁陶瓷表面電學(xué)特性
    4.1 引言
    4.2 電阻率
        4.2.1 離子注入后氧化鋁陶瓷電阻率
        4.2.2 沉積處理后氧化鋁陶瓷電阻率
    4.3 相對介電常數(shù)
        4.3.1 離子注入后氧化鋁陶瓷相對介電常數(shù)
        4.3.2 沉積處理后氧化鋁陶瓷相對介電常數(shù)
    4.4 二次電子發(fā)射系數(shù)
        4.4.1 離子注入后氧化鋁陶瓷二次電子發(fā)射系數(shù)
        4.4.2 沉積處理后氧化鋁陶瓷二次電子發(fā)射系數(shù)
    4.5 表面電荷動態(tài)特性
        4.5.1 基于ISPD理論的陷阱分布計算
        4.5.2 離子注入后氧化鋁陶瓷的表面電荷動態(tài)特性
        4.5.3 沉積處理后氧化鋁陶瓷的表面電荷動態(tài)特性
    4.6 真空沿面閃絡(luò)電壓
        4.6.1 離子注入后氧化鋁陶瓷沿面閃絡(luò)電壓
        4.6.2 沉積處理后氧化鋁陶瓷沿面閃絡(luò)電壓
    4.7 本章小結(jié)
第5章 離子注入與沉積后氧化鋁陶瓷沿面閃絡(luò)特性改善機制
    5.1 引言
    5.2 真空沿面閃絡(luò)過程PIC/MCC模擬
        5.2.1 PIC/MCC模型
        5.2.2 沿面閃絡(luò)仿真模型
        5.2.3 真空沿面閃絡(luò)過程模擬
    5.3 真空沿面閃絡(luò)過程影響因素
        5.3.1 外加電場強度
        5.3.2 表面電阻率
        5.3.3 二次電子發(fā)射系數(shù)
    5.4 離子注入與沉積后氧化鋁陶瓷真空沿面閃絡(luò)機制分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3802166