La掺杂AgSnO_2触头材料的电性能（英文）

由于Cd有毒性,AgSnO_2触头材料逐渐取代了AgCdO成为新型触头材料,但由于AgSnO_2触头材料中的SnO_2近乎绝缘,使得触头材料的接触电阻增大,故改善SnO_2的导电性是急需解决的重大难题。本文提出了一种简单的、低成本的La掺杂AgSnO_2触头材料的设计方法。采用模拟计算的方法,利用第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法,建立了SnO_2以及不同比例La掺杂的SnO_2超晶胞模型,在对其进行几何优化之后分别研究了La掺杂比为50%、25%、16.67%、12.5%、8.34%的SnO_2材料的电子结构,并研究了其晶格参数、能带结构和态密度等。结果表明,掺杂后材料晶胞体积变大。La的5d轨道进入导带,使得导带底向低能端移动,禁带宽度变小。最终得出La掺杂比为16.67%时导电性最佳。最后进行了不同掺杂比下触头材料的电接触性能试验,得到了接触电阻和燃弧能量等电接触性能参数并验证了模拟结果。因此,本文的研究为触头材料的发展和应用提供了理论依据。

热压烧结制备La混杂纳米复合AgSnO_2电接触合金

利用化学共沉淀和热压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO2和La掺杂Ag-SnO2触头合金,对合金触头进行物理性能测试、真空耐电压和电弧烧蚀实验,并利用冷场发射扫描电镜(FESEM)对电性能实验前后组织进行分析。结果发现:纳米复合AgSnO2电接触合金保持了制粉时纳米SnO2颗粒的形貌和粒度,尤其是含La掺杂的电接触材料,其氧化物粒度更细,分布更均匀。随氧化物粒度的减小,电接触材料的硬度和电阻率增加、耐电压强度降低、耐电弧烧蚀速率减小。

La掺杂AgSnO2触头材料热性能的第一性原理研究

针对稀有金属La原子掺杂对AgSnO2触头材料热性能的影响,采用密度泛函理论、第一性原理以及CASTEP软件对掺杂体系的热学性质进行了理论计算,得到了掺杂前后SnO2晶体的形成能、声子谱、声子态密度及分波态密度和相关热学参量,并对各计算结果和曲线图进行了理论分析。结果表明:掺杂不同浓度的La原子后,体系的形成能力具有较大差别,并结合声子谱曲线,当掺杂浓度为25%时,声子谱未出现虚频,说明此浓度下的掺杂体系能稳定存在。通过分析态密度图及分波态密度图可以得到,体系中La原子与O原子具有较强的耦合作用,即La原子的掺杂可以有效地激发O原子的活性,使参加热运动的分子数量增多,即热容较未掺杂体系得到明显提高。La的掺杂使SnO2晶体的熵、自由能及焓曲线变得明显陡峭,即体系的混乱度增加,晶体自由能降低,吸收的热量增加,从而提高了晶体的恢复能力,并对材料热导率的大小产生较大的影响。