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

陈卓¹，张晖¹，袁端鹏²，郝留成²，张忠¹

1. 国家纳米科学中心纳米制造与应用基础研究室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

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0.46W/(m·K),比纯PTFE的提高了92%,相应烧蚀过程中的质量损失为21.8mg,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。

关键词：聚四氟乙烯;氮化物;耐烧蚀;激光烧蚀;热导率;