论文部分内容阅读
负温度系数(Negative Temperature Coefficient, NTC)热敏陶瓷材料在抑制浪涌电流、温度测量和温度补偿等方面有广泛的应用。最常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石结构的过渡金属复合氧化物,如Mn-Ni-O, Mn-Ni-Co-O, Mn-Ni-Cu-0和Mn-Ni-Fe-O等。由于材料的电性能与阳离子分布以及晶粒和晶界的微结构有关,尖晶石结构的NTC陶瓷易发生老化现象,实际应用受到限制。本论文以SnO2基陶瓷材料为研究对象,研究Sb和P掺杂对材料晶体结构与性能的影响。研究发现,Sb和P掺杂的SnO2陶瓷材料具有四方金红石结构,并具有良好的NTC效应。本论文开展了以下主要工作：(1)以Sn粉为主要原料,采用湿化学法制备了Snl_xSbxO2-δ(x=0.3%,0.5%,0.7%,1%)粉体,用传统陶瓷烧结工艺制得致密陶瓷材料。随着Sb含量的增加,陶瓷体的电阻率p50℃越来越小,在102～106Ω·cm间变化,材料常数B值在2000～5000K范围内,材料显示出良好的NTC效应。XRD图谱显示陶瓷体为单一的四方金红石结构,SEM图谱显示其具有优良的陶瓷结构特征：晶粒的生长情况良好,晶界清晰,结构致密。(2)通过交流阻抗分析研究了陶瓷体NTC效应中晶粒和晶界对电阻的不同贡献。结果表明,Sn1-xSbxO2-δ陶瓷材料的电阻由晶界起主要贡献,NTC效应是晶粒和晶界共同作用的结果。(3)研究了两种助烧剂(Li-Ti-O和CuO)对Sb和P掺杂的SnO2基陶瓷体的烧结性和电性能的影响。结果表明,添加助烧剂后能在1100～1200℃烧结得到相对密度在95%以上的陶瓷样品；随着助烧剂含量的增加,陶瓷体的电阻率越来越大,在不影响陶瓷体的电性能的情况下,两种助烧剂Li-Ti-O和CuO的加入量分别应控制在1wt%和2wt%左右。(4)研究了Sb和P共同掺杂对SnO2陶瓷电性能的影响。Sb和P共同掺杂能很好的调节陶瓷的室温电阻率,同时也提高了材料常数B值。交流阻抗分析表明陶瓷的NTC效应是晶粒和晶界共同贡献的结果。