王 昭，戴 佳，赵星霖，王平阳

（1.上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240；2.上海空间发动机工程技术研究中心，上海空间推进研究所，上海 201112）

0 引言

电弧作为一种热等离子体，具有极高的温度、内能和化学反应活性，特别适合应用于空间推进、固废处理等领域［1-3］。电弧等离子体的基本原理是阴阳极之间气体电弧放电，具有高温、高电流、低电压的工作特性，电极间等离子体温度可达3 000～30 000 K，电弧传导到电极的热量很高，加之放电过程中极大的电极表面电流密度产生的大量焦耳热，导致电极烧蚀严重，寿命较短，这是制约电弧等离子体发生器应用领域扩展的主要原因之一。

电极的烧蚀特性主要受电极材料物性与输入电流的影响。国内外对电弧等离子体发生器电极烧蚀现象及其影响因素进行过诸多研究，取得了一定成果。LEHR 等［4］为表征金属和合金材料的抗烧蚀能力，提出了金属抗烧蚀系数的概念，认为电极的抗烧蚀能力主要与材料的熔点、密度、导热系数及比热容有关。TSANTRIZOS［5］在实验中观察到钍钨电极在自由燃弧过程中钍的扩散和蒸发以及在低温区的重新凝结，电流越大，扩散蒸发越严重。USHIO 等［6］研究了不同金属氧化物添加剂对电极材料电弧放电能力的影响，其通过在钨电极中添加稀土金属氧化物，测量了不同氧化物增强电极轴向温度的分布规律，其中W-La2O3电极在电弧中的电极温度最低，抗电弧烧蚀能力更强。我国研究人员通过对稀土金属添加剂的研究，获得了抗烧蚀能力较强的W-CeO2电极材料，但该材料工艺质量较差，极间电弧发散，因此，未得到广泛应用［7］。……