基于CO<sub>2</sub>连续激光器模拟的氮化物填充聚四氟乙烯复合材料耐烧蚀性能

陈卓; 张晖; 袁端鹏; 郝留成; 张忠

doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150327.002

基于CO₂连续激光器模拟的氮化物填充聚四氟乙烯复合材料耐烧蚀性能

1.
国家纳米科学中心纳米制造与应用基础研究室, 北京 100190;
2.
平高集团有限公司国家电网公司高压开关设备绝缘材料实验室, 平顶山 467001

基金项目: 国家电网公司科技项目(JSKF[2013]42)

详细信息

通讯作者:
张忠, 博士, 研究员, 博士生导师, 研究方向为纳米复合材料。 E-mail: zhong.zhang@nanoctr.cn

中图分类号: TB332
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出版历程
- 收稿日期: 2014-11-23
- 修回日期: 2015-03-11
- 刊出日期: 2015-10-14

Ablation resistance property of nitride filled polytetrafluoroethylene composites based on CO₂ continuous laser simulation

1.
Laboratory for Nanomanufacture and Applications, National Center for Nanoscience and Technology, Beijing 100190, China;
2.
High Voltage Switch Insulating Materials Laboratory of State Grid, Pinggao Group Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

摘要

摘要: 通过在聚四氟乙烯(PTFE)基体中添加不同比例微米、纳米尺度氮化硼(BN)或氮化铝(AlN), 以提高高压断路器PTFE喷口复合材料的耐电弧烧蚀性能。利用CO₂连续激光器烧蚀PTFE喷口材料来模拟电弧烧蚀过程, 分析了光反射率、热导率以及相对介电常数对烧蚀量的影响。通过比较复合材料烧蚀量大小和数值分析结果可知, 材料热学参数(热导率和热扩散系数)对烧蚀量起主要作用, BN/PTFE复合材料的耐烧蚀能力优于AlN/PTFE复合材料, 10.0% BN/PTFE复合材料的热导率可以达到0.46 W/(m·K), 比纯PTFE的提高了92%, 相应烧蚀过程中的质量损失为21.8 mg, 比3.0% AlN/PTFE复合材料的质量损失降低了47%, 有效提高了喷口复合材料的耐烧蚀能力。
- 聚四氟乙烯 /
- 氮化物 /
- 耐烧蚀 /
- 激光烧蚀 /
- 热导率
Abstract: In order to improve the arc-resistance ablation property of polytetrafluoroethylene (PTFE) nozzle composites of high voltage circuit breaker, micro or nano size boron nitride (BN) or aluminium nitride (AlN) with different ratios were dispersed into PFTE matrix. CO₂continuous laser was used for ablating PTFE nozzle material to simulate electric arc ablation process. The effects of light reflectance, thermal conductivity and relative dielectric constants on ablation amount were analyzed. By comparing ablation amount of composites and numerical analytical results, the key factors affecting ablation amount are thermal parameters of materials (thermal conductivity and thermal diffusion coefficient). BN/PTFE composites have higher ablation resistance property compared with AlN/PTFE composites. The thermal conductivity of 10.0% BN/PTFE composites is up to 0.46 W/(m·K) which is 92% higher than that of pure PTFE. The mass loss of 10.0% BN/PTFE composits in ablation process is 21.8 mg, which is 47% less than that of 3.0% AlN/PTFE composites. The ablation resistance property of nozzle composites is effectively improved.
- polytetrafluoroethylene /
- nitride /
- ablation resistance /
- laser ablation /
- thermal conductivity

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施引文献(11)

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