支柱瓷绝缘子是发电站和变电站变电设备的重要组成部分，起到支撑导线和绝缘的作用。近年来，我国电力行业中的发电站和变电站接连发生了多起在役支柱瓷绝缘子断裂事故，给输变电系统的正常运行以及人民的生命财产安全带来危害，必须加强该方面的安全管理。

支柱瓷绝缘子的工作环境十分恶劣，受诸多外界因素（如雨雪、大风、覆冰、日晒等）的影响，绝缘子附加应力大；加上高温烧成的支柱瓷绝缘子属于脆性材料，其韧性低，如支柱瓷绝缘子内部存在显微组织结构缺陷，强度不足，就很可能在某些缺陷位置，特别是在表面缺陷处产生应力集中，造成微裂纹失稳扩展，最终导致断裂失效。此外，支柱瓷绝缘子在运行中受自然温差及导体发热等因素的影响，也会经受较大温差的考验。在这种温度变化引发的热应力作用下，绝缘子内的微裂纹也可能失稳扩展，严重影响其使用寿命。因此，有必要从成分、组织结构及性能等方面入手，掌握影响支柱瓷绝缘子内在质量的关键因素。

合肥工业大学材料科学与工程学院的孟将、汤文明和国网安徽省电力公司电力科学研究院的陈国宏、刘俊建、王家庆、张涛采用热震试验方法评价绝缘子陶瓷材料在冷热交替冲击作用下的可靠性，从而为电瓷生产企业开展产品质量控制及电力部门开展支柱瓷绝缘子质量评估等工作提供技术支持。

针对国内某两个大型电瓷生产厂家制造的两种支柱瓷绝缘子产品，从绝缘子中心部位取样，分别编号为1号和2号试样。采用XRF-1800型X射线荧光光谱仪分析其化学组成, 采用D/MAX2500VL/PC型X射线衍射仪测试分析两种试样的物相组成，在CMT5105型微机控制电子万能试验机上进行室温弯曲试验。抗热震性试验采用急冷-强度法进行，再采用JSM640型扫描电镜及Oxford INCA能谱仪进行显微组织结构观察及微区成分分析。另外，采用扫描电镜观察两种试样的弯曲及热震断口形貌。

通过上述试验，得出以下结果：

（1）两种类型的支柱绝缘子陶瓷材料的物相构成基本相同，但因成分不同，各组成相的相对含量有所差异。

按晶相含量多少，1号试样的物相构成为莫来石相，其次为Al2O3，SiO2及（Na，K，Ca）长石相；而2号试样的物相构成为Al2O3、莫来石及（Na，K，Ca）长石相，SiO2的含量少。此外，两种材料中均含有一定量的玻璃相。

（2）2号试样的气孔含量少，圆整度高，组织较为致密，且Al2O3颗粒与基体结合紧密；而1号试样结构疏松，气孔含量高，圆整度低，组织较为疏松，SiO2颗粒与基体基本脱粘。

2号试样的抗弯强度和弹性模量比1号试样的高。

两种绝缘子陶瓷材料都发生了主体的解理断裂，其中1号试样主要是沿着气孔及莫来石与基体的界面断裂，而2号试样还发生了明显的Al2O3颗粒解理断裂。

（3）1号试样因热震导致其抗弯强度下降1/3的温差在300℃左右，而2号试样对应的温差在200～250℃，1号试样具有更好的抗热震性。

因此可以得出结论：支柱绝缘子陶瓷试样的抗热震性与其成分、物相构成及显微组织结构（特别是气孔率）等因素的相关性较大。

本文节选自《理化检验-物理分册》2015年第1期