1.優(yōu)化燒結(jié)助劑和燒成溫度:
研究表明,液相燒結(jié)助劑、燒成溫度和氧化鋁種類對95氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)和性能有明顯影響。通過正交實驗分析法得出液相燒結(jié)助劑的水平為CaCO3+SiO2,可以提高直流擊穿強度。
2.固相燒結(jié)助劑摻雜:
在CaCO3+SiO2作為液相燒結(jié)助劑的基礎(chǔ)上,通過正交實驗的方法研究固相燒結(jié)助劑摻雜對95氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響,發(fā)現(xiàn)摻雜特定質(zhì)量分數(shù)的SiO2,CaCO3,MgO,ZrO2和CeO2可以進一步提高直流擊穿強度至57.6kV/mm。
3.控制晶粒粒徑:
晶粒粒徑(包括晶粒平均粒徑和大晶粒粒徑)決定了陶瓷的擊穿方式,晶粒平均粒徑和大晶粒粒徑均不能太大以形成熱擊穿,這對于提高擊穿強度是有利的。
4.降低介電損耗:
為了提高擊穿方式為熱擊穿的陶瓷的直流擊穿強度,在其體積密度達到一定時,應(yīng)優(yōu)先降低其介電損耗。
5.復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計:
通過復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)MgO基陶瓷的高介電擊穿強度,例如在0.92MgO–0.08Al2O3中獲得了126.4 kV mm-1的超高DBS。
6.織構(gòu)工程調(diào)控:
耦合電致伸縮效應(yīng)的電機械擊穿模型,探究了織構(gòu)工程對儲能陶瓷耐壓強度的影響,通過織構(gòu)工程降低場致應(yīng)變,從而提高MLCC陶瓷的擊穿強度和儲能密度。
7.多尺度協(xié)同優(yōu)化策略:
通過多尺度協(xié)同優(yōu)化策略,包括成分和結(jié)構(gòu)優(yōu)化、兩步燒結(jié)工藝等,設(shè)計和制造無鉛陶瓷,實現(xiàn)高擊穿強度和大極化。
8.控制孔隙率和孔徑分布:
研究表明,孔隙特別是大孔會明顯影響擊穿強度,因此控制孔隙率和孔徑分布是提升氧化鋁陶瓷擊穿強度的一個重要方向。通過上述方案的綜合應(yīng)用,可以有效提升氧化鋁陶瓷的擊穿強度,增強其在高壓絕緣領(lǐng)域的應(yīng)用性能。
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