论文部分内容阅读
氙灯光源应用于各类的光催化、光固化、太阳光模拟等领域，电极对灯的性能（特别是寿命）起着决定性作用，大多数灯的损坏都是因电极性能变劣和失效而引起的，随着科技发展，对大功率氙灯的需求日益增加，因此对氙灯电极的要求也越来越高。稀土钨电极尤其是近年来发展起来的多元复合稀土钨电极以其优异的性能，得到了广泛的应用。过去对钨电极的研究主要集中在焊接、等离子体切割等领域，本论文基于课题组前期焊接钨电极研究的基础上，用粉末冶金和压力加工的方法制备了W-La-Y-Zr、W-La-Y-Zr-3Re、W-La-Y-Zr-5Re、W-La-Sc-Zr、W-Er-Y-Zr及W-Er六种新型的复合稀土钨电极材料，并对其在TIG焊接及脉冲氙灯两种工况条件下的使用性能、烧损形貌进行研究，对比两种工作环境下电极的性能，优选出抗烧损性能最优的稀土钨电极。本论文得出以下主要结论: TIG焊接的结果表明，加铼电极W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-3Re的抗烧损性能较好，一方面，由于金属铼能够有效地提高W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-3Re电极的再结晶温度，细化材料的再结晶晶粒，细小的晶粒为稀土第二相的扩散提供了更多通道，使得钨电极尖端的稀土元素得到补充，降低电极的烧损;另一方面，W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-3Re电极的电子发射性能较好，电子逸出功较小，低的电子逸出功使电极的工作温度降低，减轻电极的烧损。 脉冲氙灯测试结果表明，密度相同时W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-5Re氙灯氙灯的工作寿命较长，加铼电极抗烧损性能较好，这与直流TIG焊接的结果是一致的，一方面由于W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-3Re电极的电子逸出功较低，较低的逸出功不仅能降低氙灯的着火电压，同时降低电极表面的工作温度，减少电极表面的蒸发和溅射，减轻电极的的烧损;另一方面，铼效应使得W-La-Y-Zr-5Re与W-La-Y-Zr-3Re电极的再结晶晶粒细小，稀土元素的扩散通道增多，扩散加快，既补充了表面稀土的烧损，又使稀土均匀分布，避免稀土元素集中产生过热而增大烧蚀。电极材料的密度也是电极抗烧损性能的影响因素，电极材料的密度越小，材料中缺陷越多，缺陷会导致该处电流密度增加，从而增大电极的烧损，此时电极的抗烧损性能较差。反之，材料的密度越高，电极的抗烧损性能越好。