本書全面系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外氧化鋅電壓敏陶瓷的理論研究成果,注意理論與實踐的結(jié)合,因此總結(jié)了氧化鋅避雷器和壓敏電阻器的關(guān)鍵技術(shù)和工程實踐經(jīng)驗。它是迄今為止我國**本全面詳細(xì)論述氧化鋅壓敏陶瓷形成理論、宏觀性能與顯微結(jié)構(gòu)(微結(jié)構(gòu))的關(guān)系;以及氧化鋅壓敏電阻片制造技術(shù)(包括:原材料、配方、工藝、工藝裝備等)、氧化鋅壓敏電阻器和避雷器等產(chǎn)品設(shè)計、性能測試技術(shù)的書籍
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目錄
第二版前言
第一版前言
第一篇氧化鋅壓敏陶瓷基礎(chǔ)理論和電氣性能
第1章氧化鋅壓敏陶瓷基礎(chǔ)理論3
1.1概述3
1.1.1氧化鋅壓敏電阻的演變歷史與發(fā)展3
1.1.2氧化鋅壓敏陶瓷的制備方法4
1.1.3應(yīng)用領(lǐng)域的拓展6
1.2氧化鋅壓敏陶瓷的物理化學(xué)和顯微結(jié)構(gòu)8
1.2.1氧化鋅壓敏陶瓷產(chǎn)生壓敏性的物理基礎(chǔ)8
1.2.2氧化鋅壓敏陶瓷產(chǎn)生壓敏性的化學(xué)基礎(chǔ)9
1.2.3氧化鋅壓敏陶瓷產(chǎn)生壓敏性的顯微結(jié)構(gòu)10
1.3氧化鋅壓敏陶瓷顯微結(jié)構(gòu)中的物相12
1.3.1主晶相——氧化鋅晶粒12
1.3.2晶界層13
1.3.3晶界層含有的物相15
1.4晶界勢壘與導(dǎo)電機理15
1.4.1導(dǎo)電機理需要解釋的基本現(xiàn)象15
1.4.2不同電場區(qū)域具有代表性的導(dǎo)電理論模型16
1.4.3耗盡層25
1.4.4塊體模型27
1.4.5壓敏電阻的等價電路27
1.5晶界勢壘的形成28
1.5.1晶界勢壘的形成與燒成冷卻過程的關(guān)系28
1.5.2晶界勢壘與添加劑的關(guān)系31
1.6氧化鋅壓敏陶瓷的晶界勢壘高度和寬度35
1.6.1漏電流與溫度的關(guān)系35
1.6.2漏電流與歸一化電壓的關(guān)系及其對耗盡區(qū)寬度的估計37
參考文獻40
第2章氧化鋅壓敏陶瓷的電氣性能與測試方法43
2.1電壓-電流特性43
2.1.1全電壓-電流特性43
2.1.2小電流區(qū)的交流和直流電壓-電流特性45
2.1.3溫度特性46
2.1.4幾何效應(yīng)46
2.2介電特性及損耗機理的研究47
2.2.1氧化鋅壓敏陶瓷材料的介電譜49
2.2.2阻性電流與電容和壓敏電壓乘積的關(guān)系54
2.2.3介電特性與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系理論探討54
2.2.4阻性電流與荷電率的關(guān)系56
2.3響應(yīng)特性56
2.3.1響應(yīng)現(xiàn)象56
2.3.2等值電路與響應(yīng)特性的微觀機理59
2.4耐受能量沖擊特性60
2.4.1能量吸收能力60
2.4.2壓敏電阻的可靠性63
2.4.3失效模式72
2.5壽命及其預(yù)測72
2.6氧化鋅壓敏陶瓷蛻變機理的實際研究76
2.6.1氧化鋅壓敏陶瓷經(jīng)受電流沖擊后伏安特性蛻變規(guī)律的實際測試研究76
2.6.2利用熱刺激電流對氧化鋅壓敏陶瓷蛻變機理的研究83
2.6.3氧化鋅壓敏陶瓷體內(nèi)沖擊時受熱過程的研究89
2.6.4晶界溫升梯度對界面態(tài)的影響91
2.6.5氧化鋅壓敏陶瓷遭受沖擊時的蛻變機理94
參考文獻100
第3章氧化鋅壓敏陶瓷的燒結(jié)原理及壓敏功能結(jié)構(gòu)的形成103
3.1液相燒結(jié)與固相燒結(jié)103
3.1.1氧化鋅壓敏陶瓷的燒結(jié)特點103
3.1.2液相的形成104
3.1.3液相傳質(zhì)105
3.1.4晶界相的分布107
3.2致密化過程109
3.2.1坯體的致密化規(guī)律111
3.2.2影響致密化的因素111
3.2.3致密化理論分析113
3.3ZnO-Bi2O3二元系統(tǒng)陶瓷的形成機理115
3.3.1ZnO-Bi2O3二元系統(tǒng)相圖115
3.3.2ZnO-Bi2O3二元系統(tǒng)的燒成收縮和重量損失116
3.3.3ZnO-Bi2O3二元系統(tǒng)的晶粒尺寸和氣孔118
3.4其他二元和三元系統(tǒng)的形成機理120
3.4.1二元系統(tǒng)120
3.4.2三元和多元系統(tǒng)122
3.5典型多元氧化鋅壓敏陶瓷形成機理的基礎(chǔ)研究126
3.5.1晶相組成與相間反應(yīng)126
3.5.2晶相共生關(guān)系的分析131
3.5.3添加劑的作用134
3.5.4實際應(yīng)用性研究134
3.6晶粒中的次晶界143
3.6.1氧化鋅晶粒中的次晶界現(xiàn)象143
3.6.2影響次晶界的因素144
3.6.3次晶界的形成機制145
3.6.4次晶界和主晶界對電氣性能的影響149
3.7對氧化鋅壓敏陶瓷晶界相研究的最新進展153
參考文獻159
第4章氧化鋅壓敏陶瓷的熱處理效應(yīng)和高溫?zé)後岆姮F(xiàn)象161
4.1氧化鋅壓敏陶瓷的熱處理效應(yīng)161
4.1.1熱處理工藝對氧化鋅壓敏陶瓷性能的影響162
4.1.2熱處理氣氛對氧化鋅壓敏陶瓷性能的影響165
4.1.3氧在氧化鋅壓敏陶瓷體中擴散重要性的實驗證明167
4.1.4熱處理對氧化鋅陶瓷壓敏性能長期穩(wěn)定性及對交流漏電流兩種分量的影響169
4.1.5氧化鋅壓敏電阻熱處理機理的理論分析181
4.2高溫?zé)後岆姮F(xiàn)象189
4.2.1Bi2O3系和Pr2O3系氧化鋅壓敏陶瓷材料的高溫?zé)後岆姮F(xiàn)象190
4.2.2升溫對氧化鋅壓敏陶瓷材料的高溫?zé)後岆婋娏鞯挠绊?90
4.2.3熱歷史對Bi2O3系和Pr2O3系氧化鋅壓敏陶瓷材料的高溫?zé)後岆奍-T曲線的影響191
4.2.4氧化鋅壓敏陶瓷材料的高溫?zé)後岆姮F(xiàn)象的分析討論192
參考文獻194
第二篇氧化鋅壓敏陶瓷電阻片制造工藝
第5章氧化壓敏陶瓷制造用原材料及其質(zhì)量控制199
5.1氧化鋅199
5.1.1氧化鋅的一般性質(zhì)199
5.1.2氧化鋅的半導(dǎo)體性質(zhì)200
5.1.3氧化鋅的制造方法201
5.1.4氧化鋅在氧化鋅壓敏陶瓷的作用、選擇與質(zhì)量控制202
5.2添加物原料206
5.2.1常用添加物原料的一般理化性能206
5.2.2添加物原料的熱性能207
5.2.3添加物原料的X射線衍射分析212
5.2.4添加物原料的pH、粒度分布與顆粒形貌214
5.2.5添加物原料的作用220
5.2.6添加物原料的技術(shù)要求與質(zhì)量控制223
5.3有機原材料227
5.3.1聚乙烯醇227
5.3.2分散劑232
5.3.3消泡劑238
5.3.4潤滑劑239
5.3.5陶瓷粉體成型專用潤滑劑240
5.3.6多功能有機綜合添加劑241
5.3.7增塑劑242
5.3.8乙基纖維素243
5.3.9三氯乙烯243
5.4其他材料243
參考文獻248
第6章氧化鋅避雷器陶瓷電阻片的制造工藝249
6.1氧化鋅陶瓷壓敏電阻配方與工藝設(shè)計原則249
6.1.1根據(jù)用途設(shè)計配方249
6.1.2根據(jù)添加物的作用選擇不同添加物成分及添加量249
6.1.3配方與制造工藝的配合265
6.1.4典型的避雷器用氧化鋅壓敏電阻片的生產(chǎn)工藝流程與工藝裝備271
6.2添加劑原料的細(xì)化處理與氧化鋅混合粉料的制備272
6.2.1添加劑配料與細(xì)化處理272
6.2.2添加劑細(xì)磨粒度對壓敏電阻器主要電氣性能的影響279
6.2.3制備氧化鋅與添加劑混合漿料的膠體物理化學(xué)基礎(chǔ)281
6.3氧化鋅與添加劑混合噴霧造粒粉料的制備287
6.3.1氧化鋅與添加劑混合漿料的制備288
6.3.2噴霧干燥292
6.4粉料含水與坯體成型300
6.4.1含水300
6.4.2干壓成型坯體原理及其重要性302
6.4.3坯體干壓成型對粉料應(yīng)具備特性的要求304
6.4.4液壓機的加壓方式與粉體液壓機的選擇305
6.4.5坯體密度與成型工藝參數(shù)的選擇308
6.4.6干壓成型用模具311
6.5氧化鋅壓敏陶瓷的排結(jié)合劑與預(yù)燒313
6.5.1排除結(jié)合劑313
6.5.2坯體的預(yù)燒315
6.6無機高阻層318
6.6.1高阻層的粉料配方318
6.6.2高阻層漿料的制備與涂敷工藝324
6.7玻璃釉326
6.8氧化鋅壓敏陶瓷的燒成328
6.8.1燒成制度的確定應(yīng)考慮的幾個因素328
6.8.2燒成窯爐及缽具330
6.8.3燒成制度331
6.8.4燒成過程的環(huán)境氣氛335
6.9磨片與清洗337
6.10熱處理339
6.10.1熱處理對壓敏電阻器性能的影響340
6.10.2熱處理提高壓敏電阻器抗老化及其他性能的原因342
6.11噴鍍鋁電極347
6.12有機絕緣涂層352
6.13對國內(nèi)外氧化鋅電阻片的解剖分析355
6.13.1對國內(nèi)外氧化鋅電阻片配方成分及性能的解剖分析355
6.13.2對國內(nèi)外氧化鋅電阻片化學(xué)成分及瓷體微觀結(jié)構(gòu)的分析鑒定360
6.13.3對分析結(jié)果的討論368
6.13.4近十年我國氧化鋅電阻片性能水平的提高現(xiàn)狀、原因分析和存在的
主要問題373
參考文獻375
第三篇氧化鋅壓敏陶瓷元器件的制造及其應(yīng)用
第7章氧化鋅壓敏電阻器制造及其應(yīng)用379
7.1氧化鋅壓敏電阻器的原理及應(yīng)用379
7.1.1氧化鋅壓敏電阻器的命名379
7.1.2壓敏電阻器的壓敏原理、應(yīng)用及發(fā)展趨勢379
7.1.3我國壓敏電阻器工業(yè)的發(fā)展概況381
7.1.4多層貼裝片式壓敏電阻器的研究與生產(chǎn)383
7.1.5我國壓敏技術(shù)的現(xiàn)狀和產(chǎn)品水平384
7.2氧化鋅壓敏電阻器的分類和主要性能參數(shù)386
7.2.1壓敏電阻器的分類386
7.2.2壓敏電阻器性能的主要參數(shù)388
7.3氧化鋅壓敏電阻器的生產(chǎn)工藝及工藝裝備389
7.3.1單片式氧化鋅壓敏電阻器的配方與生產(chǎn)工藝389
7.3.2多層片式壓敏電阻器的配方與生產(chǎn)工藝394
7.4氧化鋅壓敏電阻器芯片的幾何效應(yīng)及其應(yīng)用399
7.4.1氧化鋅壓敏電阻器芯片幾何效應(yīng)問題的提出399
7.4.2圓片式氧化鋅壓敏陶瓷幾何效應(yīng)規(guī)律及影響因素400
7.4.3氧化鋅壓敏陶瓷電氣性能產(chǎn)生幾何效應(yīng)的機理403
7.4.4圓片式氧化鋅壓敏陶瓷幾何效應(yīng)控制及改善途徑411
7.5過電壓保護器及其應(yīng)用412
7.5.1產(chǎn)品型號命名方法及分類412
7.5.2各種壓敏電阻器的特點及其應(yīng)用413
7.5.3氧化鋅壓敏電阻器應(yīng)用及注意事項416
7.5.4過電壓保護器結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)419
7.5.5雷電過電壓保護器的應(yīng)用與選擇421
7.6防雷工程426
7.7多層片式壓敏電阻器及其應(yīng)用427
7.7.1多層片式壓敏電阻器的性能特點、分類與選擇428
7.7.2多層片式壓敏電阻器的應(yīng)用概況430
7.7.3多層片式壓敏電阻器的主要應(yīng)用領(lǐng)域432
7.7.4多層片式壓敏電阻器的應(yīng)用發(fā)展趨勢436
7.8氧化鋅壓敏電阻器的主要性能試驗及試驗方法437
7.8.1常規(guī)試驗437
7.8.2抽查試驗437
參考文獻441
第8章氧化鋅避雷器制造及其應(yīng)用442
8.1概述442
8.1.1避雷器的發(fā)展演變歷史442
8.1.2我國氧化鋅避雷器的研發(fā)及運行概況445
8.1.3進口ASEA 500kV氧化鋅避雷器退出運行后的解剖分析447
8.1.4壓敏電阻器的主要特性451
8.1.5氧化鋅避雷器的特點456
8.2氧化鋅避雷器的設(shè)計458
8.2.1氧化鋅避雷器的主要特性參數(shù)458
8.2.2氧化鋅避雷器的產(chǎn)品分類461
8.2.3氧化鋅避雷器的型號461
8.2.4氧化鋅避雷器的標(biāo)準(zhǔn)及對產(chǎn)品的技術(shù)要求462
8.2.5氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)設(shè)計470
8.2.6主要元件的選擇與計算474
8.3氧化鋅避雷器的裝配479
8.4氧化鋅避雷器的試驗及試驗方法482
8.4.1引言482
8.4.2氧化鋅避雷器的交流電壓試驗483
8.4.3氧化鋅避雷器的直流電壓(電流)試驗492
8.4.4氧化鋅避雷器的沖擊電流沖擊電壓試驗494
8.4.5交流大容量試驗505
8.4.6聯(lián)合試驗508
8.4.7密封及機械強度試驗514
8.4.8其他試驗517
8.4.9有機外套無間隙氧化鋅避雷器的試驗522
8.4.10氧化鋅電阻片主要電氣性能測試裝備525
8.5氧化鋅避雷器的應(yīng)用527
8.5.1配電和電站用氧化鋅避雷器527
8.5.2我國超高壓交流電力的建設(shè)與發(fā)展529
8.5.3我國直流輸電的發(fā)展及新技術(shù)應(yīng)用概況531
8.5.4線路型氧化鋅避雷器532
8.5.5110~500kV GIS用罐式氧化鋅避雷器535
8.5.6設(shè)備內(nèi)藏式氧化鋅避雷器536
8.5.7線路絕緣子避雷器的開發(fā)與應(yīng)用542
8.5.8電氣化鐵道用氧化鋅避雷器543
8.5.9用氧化鋅避雷器限制超高壓電網(wǎng)合閘過電壓546
8.5.10并聯(lián)和串聯(lián)補償電容器的保護546
8.5.11在靜止無功補償裝置中的應(yīng)用547
8.5.12對超導(dǎo)磁體猝熄保護的應(yīng)用548
參考文獻549