第二相粒子尺度对电极材料抗电弧烧蚀性能的影响及其机理的研究

，电弧等离子发生器的电极材料存在电弧烧蚀和性能不稳定等严重问题，它阻碍了电弧等离子体技术的发展和应用。电极电子通过获得额外能量和克服阻碍它们的逸出功而逸出，逸出功的大小取决于材料的物理性质、表面状态、显微组织及成分。本项目对掺杂不同种类、粒度的稀土氧化物钨电极材料的等离子及真空电弧特性、抗电弧烧蚀性能等进行深入系统地研究，找出稀土氧化物颗粒尺寸对稀土W电极材料电弧分散性能、氧化物迁移速率及途径、抗电弧烧蚀性能的影响规律，确定第二相颗粒尺寸的临界值，从而可通过控制电极材料中第二相粒子的大小与分布，实现对其电弧特性的调控，为全面提高电极材料性能和使用寿命奠定基础。建立电极材料中基体与第二相粒子之间的电子传导及电子相互作用模型，通过试验及计算，揭示对稀土W电极材料的性能起决定性作用的因素，探讨稀土W电极电弧分散与电弧烧蚀的机理，为新型电极材料的设计提供新思路及理论依据。

本项目的研究目标是确定第二相粒子尺寸对电极材料抗电弧烧蚀性能的影响规律，通过控制电极材料中第二相粒子的大小与分布，从而实现对阴极斑点分布、抗电弧烧蚀性能等有效地调控，提高电极材料的使用寿命。经过四年的努力，本项目已按计划基本上完成了计划书中的研究内容，达到了预期的研究目标，所取得的主要进展和成果有：. 1.成功地制备出不同第二相尺寸的W-La2O3、WCu20、WCu30和Mo-La2O3电极材料； . 2.发现随着电极材料中第二相粒子尺寸的减小，电极表面的烧蚀面积减小，真空电弧击穿坑由大而集中的深坑变为均匀分散的浅坑，电极烧蚀后的表面粗糙度明显减小，电极的抗电弧烧蚀性能显著增加。同时，自制的W-La2O3电极的抗电弧烧蚀性能明显优于工业W-La2O3和W－ThO2电极；. 3.第二相尺寸对电极的真空电弧特性有明显的影响，随着电极材料中第二相尺寸的减小，电极的平均耐电压场强增加，阴极斑点的寿命减小，真空电弧产生的方式发生变化； . 4.真空电弧主要分布在电极材料中的第二相上，阴极斑点的形状、大小和分布取决于第二相的形状、大小和分布。. 以上结果已总结出8篇学术论文发表在国内外杂志上，其中4篇文章发表在国外SCI源期刊上，2篇文章发表在国内SCI源期刊上，获得1项国家发明专利。