摘要：高温真空电极接头是一项重要的研究领域，它在众多应用中扮演着关键的角色。随着科学技术的不断发展和进步，对于高温环境下的电极接头的需求越来越迫切。高温真空电极接头的研究涉及到材料科学、电子工程和物理学等多个学科领域，其关键问题包括电极材料的选择、结构设计和性能优化等。本文将探讨高温真空电极接头的相关研究。

关键词：电极接头；热工设计；高温

发电性能实验的时候，需要安装电加热器的温差转换器件。在无水冷却的情况下，其电极表面的温度会达到500℃以上，目前所用的连接件难以承受这样的高温。为了确保实验的成功，需要开发出一种在高温、真空条件下工作，且负载电流大的焊条。

1设计指标 （1）工作环境：真空，60O℃； （2）最大电流：250A； （3）最大电压：36V； （4）结构形式：符合热工装置的结构要求。

2电极接头设计思路 焊条的最大工作温度为600℃，故选用高纯度的氧化铝质陶瓷作绝缘体；采用无氧铜作为导线，是因为其在高温时的饱和蒸汽压力低于紫铜；为了确保焊点内部和外部的密封性，焊点内部和外部的全部零件都采用了焊接的方式相连；由于导线联结在外部的线缆横截面很大，并且有的外罩是为了隔离，所以需要对导线联结进行机械分析；另外，还需要对在负载电流条件下的焊条进行热学性能研究，以评价其在负载电流条件下所造成的焦耳热效应。

3.1绝缘部件 从图1可以看出，使用金属陶瓷密封圈，将腔体与4个不锈钢套筒隔离开来。该密封圈中的高纯氧化铝陶瓷在600℃时具有1082Ω·cm的体电阻率。当电极接头的电阻大于400kΩ且陶瓷上的电压小于36V时，绝缘要求得以满足。 利用可伐4J-29与Al2O3的高温（600℃），AgCu焊料具有很高的水蒸气压，故选择具有更高熔点的Cu为焊接材料，对其进行焊接。在图2中显示了该金属陶瓷密封圈的构造。 3.2导电部件 在图1中，元件1和元件10是作为传导元件的。1的无氧铜，因为此元件要求的电流为250A，故在不降低元件上的焦耳热的情况下，采用2A/cm2的负载容量。选择可伐的电极接头和汇流条的连接构件10的材质是优先的，因为可伐的电阻率是不锈钢的一半，并且在高温下的强度更好。为了降低零件1与零件10的接触阻力，两个零件的组装都是通过过盈配合来完成的，而为了更好地增加了接触面积，提高了接触的可靠性，则是在两个零件的一端通过氩弧焊接来完成。由于铜、可伐异种金属的焊接密封性相对较难确保，所以在这种焊道的外部添加了可伐异种的密封件，使其能够在电极的内侧外部进行密封件的焊接。由于加入了密封件而形成了一个气腔，因此，在接头10中设置了一个放气的孔洞，以确保该体系的真空性，将密封件与电极的内侧相联系，从而使该真空体系可以顺畅地将该密封件中的真空抽出。 3.3受力分析 因为与元件10相连的具有石英管的汇流排，为了防止密封片上的陶瓷受到剪切力，采取了一种简洁而有吸引力的方法。在组件10的侧面，设置了不锈钢波纹管，并且使用两个不锈钢限位套进行限位，以限制陶瓷的移动。这样，就成功地保护了无氧铜电极芯，同时确保了陶瓷的弯曲强度不受损害。从而最大程度地防止了该密封件的电极受到剪切应力。限制陶瓷被设计为不同的形状，减少了空气阻力，方便了空气的流动。限制陶瓷与不锈钢管的连接方式见图3。 3.4热工分析 在无氧铜电极芯中，当电流通过时会产生焦耳热。在最大电流下，加热功率不超过1.5W。此外，电极连接器能够在真空或负压环境下正常工作。由于在真空状态下，其导热环境更加苛刻，所以只对其进行了研究。由于无氧铜电极芯与套筒间依赖辐射传热，在忽略了端部导热套筒对真空室的辐射影响不大的前提下，其加热速率小于2℃，而套筒的加热速率则更小。所以，在这种情况下，大部分的热能都是由半导体材料本身的热传导引起的，只有较低比例的焦耳热。

4电极接头研制及测评 焊条连接件所用的金属都要进行化学清洁，并在高温下进行真空脱氧法。本研究提供了一种以铜为焊剂的铜基材料，其他金属间的焊缝均为氩弧焊缝。在进行氩弧焊时，为了避免零件被氧化，将其放入一个封闭的氩手套盒中，以实现自动化焊接。焊接完成后，电极接头的绝缘电阻在室温下超过2000MΩ，并且在500℃时仍高于1MΩ。此外，电极的室温电阻低于0.02mΩ，氦气的泄漏率优于5×10-10 Pa·m3/s。这些结果均满足了试验的相关要求。 电极接头研制完毕后，对其展开了运行条件下的测试，在测试的过程中，电极接头的温度、电流等均符合条件。经过检验后，电极接头的连接效果良好，没有出现松动或损坏的情况。这些优点使得电极接头成为许多高温应用中不可或缺的组成部分。室温的绝缘电阻大约为500MΩ，仍然可以满足设计的需要，除此之外，其他的性能没有发生显著的改变。结果表明，这种焊条可以用于测试温差发电装置。

结语 文章对高温真空电极接头在不同工况下的热、力特性进行了研究。根据对真空装置的需求，对其进行了开发。开发出的产品经过了测试、检验，达到了设计的要求。