文档名：Cr2O3对ZnOBi2O3基高压压敏陶瓷性能的影响
摘要：采用固相烧结法制备ZnO-Bi2O3-Co2O3-NiO-Mn3O4-SiO2-Cr2O3压敏陶瓷,研究不同掺杂量的Cr2O3对ZnO压敏陶瓷的微观结构和电气性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及电化学工作站分别对样品的物相、微观形貌及电性能进行表征.结果表明:Cr2O3的加入不仅具有抑制ZnO晶粒异常生长和提升晶粒均匀分布的作用,而且能显著降低ZnO晶粒电阻,增加晶界电阻.在Cr2O3添加量为0%～0.21%(摩尔分数,下同)范围内,随着添加量的增大,压敏陶瓷的非线性系数表现为先增加后减小.当Cr2O3掺杂量为0.14%时,ZnO压敏陶瓷具有优异的电气性能:电位梯度E1mA=216V·mm-1、泄漏电流JL=0.36μA·cm-2、非线性系数α=25、残压比K=1.815、老化系数Kct=0.647.此外,该压敏陶瓷在4/10μs波形下100kA脉冲电流冲击2次后U1mA仍保持为初始的96.75%,表现出良好的冲击稳定性,在配电系统避雷器中具有巨大的应用潜力.
Abstract：ZnO-Bi2O3-Co2O3-NiO-Mn3O4-SiO2-Cr2O3varistorceramicswerepreparedbysolid-phasesinteringmethod.TheeffectsofdifferentdopingamountsofCr2O3onthemicrostructureandelectricalpropertiesofZnOvaristorceramicswereinvestigated,andthephases,microstructuresandelectricalpropertiesofsampleswerecharacterized.TheresultsindicatethattheadditionofCr2O3effectivelyinhibitstheabnormalgrowthofZnOgrains,enhancestheuniformityofgraindistribution,reducestheZnOgrainresistanceandincreasesthegrainboundaryresistance.Intherangeof0%-0.21%(molarfraction,thesamebelow)ofCr2O3addition,thenonlinearcoefficientofthevaristorceramicsincreasesfirstandthendecreasesastheadditionamountincreases.WhentheCr2O3dopingamountis0.14%,theZnOvaristorceramicsexhibitexcellentelectricalproperties,withapotentialgradientE1mA=216V·mm-1,leakagecurrentJL=0.36μA·cm-2,nonlinearcoefficientα=25,residualvoltageratioK=1.815,andagingcoefficientKct=0.647.Inaddition,theinitialU1mAvalueofvaristorceramicsstillmaintains96.75%afterimpactedby100kApulsecurrenttwicewith4/10μswaveform.TheCr2O3dopedZnOvaristorceramicsdemonstrateexcellentimpulsestabilityandsignificantapplicationpotentialforlightningarrestersofpowerdistributionsystems.
作者：桂阳海 涂远生 田宽 郭会师 黄海 张心华 Author：GUIYanghai TUYuansheng TIANKuan GUOHuishi HUANGHai ZHANGXinhua
作者单位：郑州轻工业大学材料与化学工程学院,郑州450000郑州轻工业大学材料与化学工程学院,郑州450000;南阳金牛电气有限公司,河南南阳473000南阳金牛电气有限公司,河南南阳473000河南恒安电力股份有限公司,郑州450001
刊名：材料工程
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(4)
分类号：TM862
关键词：ZnO压敏陶瓷 Cr2O3掺杂 微观结构 电气性能 阻抗性能
Keywords：ZnOvaristorceramic Cr2O3doping microstructure electricalproperty impedanceproperty
机标分类号：TQ174.1R743.33TM282
在线出版日期：2024年4月28日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，河南省科技发展计划Cr2O3对ZnO-Bi2O3基高压压敏陶瓷性能的影响[
期刊论文] 材料工程--2024, 52(4)桂阳海 涂远生 田宽 郭会师 黄海 张心华采用固相烧结法制备ZnO-Bi2O3-Co2O3-NiO-Mn3O4-SiO2-Cr2O3压敏陶瓷,研究不同掺杂量的Cr2O3对ZnO压敏陶瓷的微观结构和电气性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及电化学工作站分别对样品的物相...参考文献和引证文献
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