[发明专利]氧化铝复相陶瓷绝缘件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化铝复相陶瓷绝缘件及其制备方法。其中，制备所述氧化铝复相陶瓷绝缘件的原料包括α相氧化铝、纳米氧化锆和烧结助剂，所述纳米氧化锆的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的15％～35％，所述烧结助剂的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的8％～10％，所述烧结助剂包括氧化钇、氧化钙和氧化镁。该氧化铝复相陶瓷绝缘件以α‑AL₂O₃为基体材料，添加适量的纳米氧化锆和烧结助剂，利用ZrO₂的相变增韧提高Al₂O₃复相陶瓷绝缘件的断裂韧性和抗热冲击性能，使Al₂O₃复相陶瓷绝缘件同时具有良好的抗热冲击性能和较高的机械强度。

技术领域

本发明涉及电力电缆行业，特别是涉及一种氧化铝复相陶瓷绝缘件及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，电力网络的规模也在不断壮大。与此同时，人们对供电的可靠性要求也越来越高，这就要求电力网络中的所有设备的能够长久稳定可靠地运行。绝缘子作为一种重要的电力设备，在国家标准GB/T2009.B—1995《电工术语绝缘子》中被定义为：供处在不同电位的电气设备或导体电气绝缘和机械固定的器件。绝缘子为装备上金属附件的一定形状的绝缘材料。由于电瓷材料具有一定的机械强度，冷热急变性、绝缘优良性能、极高的化学稳定性、长期工作仍能保持机械强度和电气强度不变的特性，而成为绝缘子最广泛的材料。绝大多数的高压设备的外绝缘都采用电瓷。此外，目前存在的还有钢化玻璃绝缘子和有机绝缘子。尽管钢化玻璃绝缘子的机械强度和电气强度可以超过电瓷，然而其难以形成大而外形复杂的制品，因而无法撼动电瓷绝缘子的主导地位。有机绝缘子常以硅橡胶为外绝缘材料，硅橡胶易于成型，电气强度好，但本身不具有机械强度，需要与树脂材料构成复合绝缘材料，另外，有机绝缘子的抗老化性也远不如电瓷和玻璃绝缘子。综合来看，电瓷在电力行业的应用中依然具有无法取代的地位。

绝缘子按照用途可分为：线路绝缘子、变电所绝缘子和套管三大类。目前为止，瓷套管作为高压电缆终端的结构件还未出现可替代品。然而，电瓷为脆性材料，在拉应力的作用下容易断裂。此外，目前电网中使用的电缆终端瓷套的抗弯强度为150Mpa～200Mpa，抗热震温差一般低于200℃，普遍存在抗热冲击性能差的问题，在热震作用下其强度会大幅度下降，这就大大地降低了结构部件使用的可靠性。甚至在瓷套内外温差大的情况下，电缆终端瓷套可能会由于热应力过大而炸裂，从而引发事故并影响供电的稳定性和可靠性。电网中相关事故的分析研究也表明，与瓷套相关的电力事故通常是由于外界环境温度剧烈变化、线路故障或者误操作等因素导致瓷套的内外两侧产生较大的温差，从而使瓷套内产生较大热应力以致瓷套炸裂或者产生可见裂纹从而导致了后续故障的发生。

为了改善电瓷的性质，利用复相结构以形成两相之间特殊的界面在改善电瓷材料性能方面的研究已经取得较大进展，研究工作也较为深入。但是目前为止所得的电瓷在力学性能方面还不尽人意，且其抗热冲击性能也有待改善。

发明内容

基于此，有必要提供一种同时具有良好的抗热冲击性能和较好的机械性能的氧化铝复相陶瓷绝缘件。

一种氧化铝复相陶瓷绝缘件，制备所述氧化铝复相陶瓷绝缘件的原料包括α相氧化铝、纳米氧化锆和烧结助剂，所述纳米氧化锆的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的15％～35％，所述烧结助剂的重量占所述α相氧化铝和所述纳米氧化锆的重量之和的8％～10％，所述烧结助剂包括氧化钇、氧化钙和氧化镁。