高居里温度Ba_(1-x)Pb_xTiO_3系PTCR陶瓷的研究

利用混合氧化物方法和半导化剂Nb_2O_5含量较高的配方、采用高的烧结温度、短的保温时间、以及快速升温、快速降温的快速烧结技术,能有效地防止铅的挥发及控制晶粒长大,制备出晶粒尺寸为2～5μm、PTCR效应强的Ba_(1-x)Pb_xTiO_3系半导体陶瓷。居里温度T_c=310℃的陶瓷样品,室温电阻率小于10~3Ω·cm,PTCR效应达4·5个数量级。     

高居里点PTC热敏陶瓷材料的研制

BaTiO_3系陶瓷在掺入微量杂质如Nb~(5 ),Y~(3 )等后,就形成半导体,并在居里点(～120℃)附近电阻温度系数由负变正,其阻值迅猛增加,在不大的温度范围内,电阻增大三个数量级以上,这种现象称为PTC效应。研究表明,若用的Pb~(2 )离子去置换Ba~(2 )形成(Ba_(1-x)Pb_x)TiO_3,居里点就向高温(大于120℃)方向移动;若用Sr~(2 )置换Ba~(2 ),形成(Ba_(1-y)Sr_y)TiO_3,居里点就向低温(小于120℃)方向移动。通常称前者为高温PTC材料,后者称为低温PTC材料。PTC热敏材料的制备对配方和工艺的要求都很高,高居里点的制备难度更大,面临加铅后半导化困难和铅在高温下易挥发等一系列问题,作者对含铅35％～45％的半导瓷作了大量实验,找出了半导化剂量的最佳值,摸索出了较为合理的烧结工艺,对控制铅挥发的问题想了一些办法,制备出了室温电阻率低于100Ω·cm,电阻温度系数接近10％的PTC样品。     

温度和掺杂剂对SrTiO_3陶瓷性能的影响

SrTiO_3复合功能元件具有压敏电阻和电容两种元件的性能。这种复合功能元件具有对电压敏感的电阻和大的等效并联电容.它在低电压时具有电容器功能,在高于某一阈值电压时,具有压敏电阻器的功能.它的压敏电压低,约3～120V;非线性系数大,约5～35;电容量大,约20～120μF,电导率在10~(10)cm·Ω以上.因此,它广泛地应用于电子显微技术以及自控技术领域中.由于SrTiO_3是一种新兴的电子陶瓷元件,在生产工艺上还处于摸索阶段,理论上也只能作一些半定量或定性的解释.作者研究了施主掺杂量Nb_2O_5和不同烧结温度对元件性能的影响;其它掺杂剂MO对烧结温度以及MO掺杂量和烧结温度对元件性能的影响.所得结果如下:①Nb_2O_5含量和烧结温度对半导化的实现有较大影响,Nb_2O_5含量越高,烧结温度越高,越有利于半导化.②半导化剂Nb_2O_5含量和烧结温度都存在一个使ρ值较平缓,而大于MO_ρ含量和高于T-[ρ]温度时,ρ值发生突变,急剧下降,对于不同含量的样品,T_ρ和MO_ρ值不同.③对不同导化剂含量的样品,在0.1～0.7mol％范围内,烧结温度超高,ε值越大,并且ε值变化缓慢,因此半导化剂和烧结温度对性能的影响,随工艺而变.④加入MO掺杂剂可以有效地降低烧结温度.⑤加入MO变化不太大,都在10~5～10~6之间,烧结温度的影响不大,并且     

Nb2O5-Co3O4-La2O3包覆对Ba0.991Bi0.006TiO3微纳米粉体及其陶瓷的微观结构和性能的影响

目的改善钛酸钡基陶瓷的烧结性能,调控细晶结构,提高介电温度稳定性。方法通过沉淀包覆法将Nb_2O_5、Co_3O_4和La_2O_3包覆在Ba_(0.991)Bi_(0.006)TiO_3微纳米粉体表面,重点研究了La_2O_3包覆量和烧结温度对Ba_(0.991)Bi_(0.006)TiO_3@Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3(BBT@NCL)陶瓷的相组成、微观形貌和介电性能的影响。结果随着La_2O_3包覆量的增加,陶瓷的介电常数呈先增大后减小的趋势,在最佳La2O3包覆量(摩尔比)为0.3%和烧结温度为1 220℃时,陶瓷晶粒的平均尺寸为280nm,室温介电常数达到2 862,介电损耗为0.006 7,所有陶瓷样均满足X8R特性。结论通过沉淀包覆法能够得到具有"芯-壳"结构并满足X8R特性的低烧细晶陶瓷材料。     

(Ba-Ph)TiO_3系半导瓷材料及掺杂锰对其性能的影响

本文分析了(Ba-Pb)TiO_3系半导瓷材料中载流子浓度与铅含量之间的关系,针对这类高含铅的PTC材料中载流子浓度小的特点,重点讨论了掺杂元素锰对其室温电阻率和PTC效应的影响,并且指出,制备高含铅PTC半导瓷材料可以不掺或少掺锰。     

Zn-V-B玻璃料对(Ba,Sr)TiO3陶瓷微观结构和PTC效应的影响

研究了Zn—V-B玻璃料的添加对（Ba，Sr）TiO3PTC陶瓷微观结构和电性能的影响，并分析了玻璃料增强PTC效应的原因．扫描电镜结果显示，1240℃烧结后玻璃料促进了晶粒长大，但1280℃烧结后对晶粒生长影响不大．玻璃料一方面有助于晶粒长大和室温电阻率的降低；另一方面高阻的玻璃料存在于晶界增大了晶界电阻随玻璃料加入量增加，1240℃烧结后室温电阻率先减小后增大；烧结温度高于1240℃，室温电阻率单调增大．通过分析Mn02和V205在ZnO压敏陶瓷中的变价以及Mn提高BaTiO3陶瓷PTC效应的机理，初步认为V的变价是玻璃料显著改善PTC效应的原因．     

Y掺杂BaTiO_3的晶粒尺寸与施主含量的关系

本文研究了BaTiO_3半导瓷的晶粒尺寸与施主杂质含量和烧结温度之间的关系,给出了一种施主杂质抑制晶粒生长的解释,讨论了影响BaTiO_3半导瓷的电导率、耐压等电性能的各种因素,指出了获得耐压达250V/mm高质量PTC热敏电阻器的关键所在.     

铌、铈、锰掺杂对钛酸钡基陶瓷性能的影响

在钛酸钡中以五氧化二铌、三氧化二铈形式引入铌、铈元素,采用了固相法反应制备Nb、Ce双施主掺杂的微米级钛酸钡基正温度系数(PTC)陶瓷粉;同时研究了加入受主元素Mn对PTC陶瓷材料性能的影响。利用XRD和SEM分析了样品的物相及微观相貌,发现样品结晶完整,颗粒均匀。实验表明,以Ce、Nb、Mn进行掺杂可有效改善材料在室温条件下的PTC性能;当掺入0.2 mol%Nb_2O_5、0.3 mol%Ce_2O_3、0.08 mol%Mn(NO_3)_2时,制出室温电阻率为616Ω·cm、升阻比大于10、居里温度为60℃的PTC热敏陶瓷;并利用制成的PTC材料作为加热源对受控器件进行加热实验。     

Nb_2O_5掺杂对SrTiO_3陶瓷显微结构和微波介电损耗的影响

采用无压烧结工艺制备了Nb_2O_5掺杂SrTiO_3陶瓷,研究了Nb_2O_5掺杂量对SrTiO_3陶瓷相组成、显微结构和微波介电损耗的影响。结果表明:Nb_2O_5掺杂对SrTiO_3陶瓷的相结构没有产生明显的影响,但会在一定程度上阻碍样品的致密化,同时促进晶粒的生长。随着Nb_2O_5掺杂量的增加,SrTiO_3陶瓷的介电常数从296逐渐下降至230左右,温度系数从1.714×10-3℃-1逐渐下降至1.629×10~(-3)℃-1,Q×f值则先急剧升高,之后又慢慢下降。当Nb_2O_5掺杂量为0.15%(质量分数,下同)时,SrTiO_3陶瓷样品的介电损耗最低,Q×f可达6 281GHz,大约是纯SrTiO_3(1 145GHz)陶瓷样品的5.5倍(此时介电常数约为270,温度系数约为1.684×10~(-3)℃~(-1))。此外,对材料显微结构、介电常数、温度系数特别是介电损耗变化的原因进行了分析。     

PTCR陶瓷材料的半导化及显微组织的研究

研究了PTCR陶瓷半导化过程。使用sol-gel法合成（Ba0.8Sr0.2)TiO3超细微粉,掺入钇元素及烧结助剂,在合理的温度制度下浇成PTCR陶瓷。为跟踪陶瓷半导化过程,在不同温度阶段冷却陶瓷样品和在升温阶段不同温度点冷却陶瓷样品,利用SEM、XRD进行分析陶瓷的结构,利用交流阻抗仪分析陶瓷施主浓度,结果表明PTCR陶瓷半导化仅与升温阶段有关。     

PTC热敏陶瓷及其应用

PTC热敏陶瓷是一种新型半导体热敏陶瓷。其配方以钛酸钡为主,加入微量的施主掺杂元素,经过混合烧结后,成为具有一定导电能力的半导体陶瓷,再添加少量增强性能的辅助元素,通过二次合理的烧结反应,最后生成PTC热敏陶瓷。     

不同烧结温度对多铁陶瓷Bi_5Ti_3FeO_(15)磁电性能的影响

以TiO_2、Fe_2O_3和Bi_2O_3为原料,采用固相反应法分别在975、1 000、1 025、1 050℃下烧结制备Bi_5Ti_3FeO_(15)(BTFO)多铁陶瓷.X线衍射结果显示,不同烧结温度制备的BFTO陶瓷均为单一的层状钙钛矿相.随着烧结温度的升高,BTFO陶瓷的晶粒尺寸增大,致密度提高.扫描电镜的结果表明1 050℃烧结的陶瓷样品,晶粒尺寸约为15μm,具有最大的剩余极化Pr值18.6μC/cm~2.BTFO陶瓷在室温下为顺磁性,同时具有一定的磁电耦合特性,磁场为725 Oe、频率50Hz下测得的磁电耦合系数达到3.7 m V/cm Oe.     

使用铝电极的BaPbO3陶瓷的PTCR效应

为了研究开发具有低电阻率和正电阻温度系数(PTCR)的高居里点陶瓷材料,以BaCO3和PbO为原料制备了一组La掺杂的陶瓷材料．实验发现,烧结的陶瓷样品在室温下具有极低的电阻率,且呈现出和金属导体一样的电导体特征;使用铝电极的BaPbO,基陶瓷体表现出PTCR特性,并且这种特性可以通过调整掺杂物的量进行改善．利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对陶瓷的微观结构进行了表征．微观结构分析表明,一薄层的烧结陶瓷表层为具有金属性质的正交结构BaPbO,纳米相,并由此使其表现出极低的电阻率;具有PTCR特性的陶瓷体内部是由具有畴结构的铁电相组成,所以除去烧结陶瓷表层后,喷镀铝电极的陶瓷体表现出正电阻温度效应．     

高介电常数低损耗SrTiO_3介质陶瓷

报告了重量比为57.5% SrTiO_3-31.5% PbTiO_3-6.7% Bi_2O_3-3.3% TiO_2-0.1% MnO_2-0.5% MgO-0.3% Nb_2O_5-0.1%SiO_2介质陶瓷的制备工艺和介电性质,给出了介电常数ε和介质损耗tanδ随烧成温度T的变化规律,描述了ε和tanδ的温度特性和频率特性.介电测量表明,此种介质陶瓷是制造大电容量、低介质损耗高压陶瓷电容器的优良材料.     

固相法制备细晶高性能PTCR

针对正温度系数热敏电阻(PTCR)片式化技术对陶瓷晶粒尺寸提出的较高要求,利用固相法制备PTCR,结合提高施受主掺杂比(n(Y∶Mn)21效果明显),高温预烧(1 220℃),低温烧结(1 300℃)等方法抑制晶粒长大;制备出平均晶粒尺寸小于2μm,室温电阻率为205Ω.cm,升阻比为4.082×104的BaTiO3基多层片式细晶PTC陶瓷,使多层片式PTCR产业化成为现实.     

高频感应加热法制备 SrTiO_3 BLC 半导瓷

采用真空高频感应加热法制备ＳｒＴｉＯ３晶界层电容器半导瓷，研究了掺杂材料、掺杂量、烧结温度、保温时间、成型密度等对半导瓷性能结构的影响．所制备的半导瓷经二次烧结成的ＳｒＴｉＯ３ＢＬＣ，其视在介电常数Ｋｅｆｆ＞３×１０４，损耗角正切ｔａｎδ≈１０－２，绝缘电阻率ρ＞１０１０Ω·ｃｍ．     

PTC铁电半导体陶瓷的显微结构

半导体陶瓷是近年来发展较快的一类新型功能材料.由半导体陶瓷制成的敏感元件具有灵敏度高、结构简单、使用方便、价格便宜等优点,半导体陶瓷各类应用的前景可观. PTC(Positive Temperature Coefficient of Resistivity)铁电半导体陶瓷是半导体陶瓷的一种.钛酸钡是PTC陶瓷材料的主要成分,PTC陶瓷元件的电性能决定于它的微结构特性.PTC机理是一种晶界的、而非晶粒个体的现象.本文利用选区电子衍射(EDP)、高分辨电子显微术(HREM)及微区X射线分析(EDAX)等手段对以BaTiO_2为基的PTC陶瓷进行了微观结构分析和微量化学分析,着重分析其晶界结构和晶界的化学     

Cl~-对低电阻率BaTiO_3PTC陶瓷性能的影响

研究了PTC材料中引入少量Cl-对低电阻率PTC热敏电阻性能的影响 .实验表明 :在原料中引入少量Cl-对室温电阻率影响不大 ,而Cl-的添加可使得PTC陶瓷的阻温特性和电学性能得到很大提高 .引起这种现象的原因与Cl-离子与O2 -的取代以及它在晶界处的偏析有关     

烧结温度对镁钽锂掺杂铌酸钾钠性能的影响

采用传统固相烧结法在960~1 060℃制备了Li_(0.058)(Na_(0.535)K_(0.480))_(0.942)(Nb_0.887)Ta_(0.009)Mg_(0.004))O_3(LNKNTM)无铅压电陶瓷。研究了烧结温度对LNKNTM陶瓷结构和性能的影响。研究结果表明:在试验温度范围内,LNKNTM陶瓷均为钙钛矿结构。随着烧结温度的升高,LNKNTM陶瓷在室温下出现了从四方相到正交相的转变。在1 020℃烧结制备的LNKNTM陶瓷相对密度达到95.1%,并具有优良的电学性能,压电常数d33和机电耦合因数k_p分别为231 pC/N和38.6%。     

氮化硅陶瓷的烧结致密化研究

研究了几个工艺因素对添加Y_2O_3,Al_2O_3的氮化硅陶瓷的烧结致密化的影响。结果表明:添加有少量硅粉的压块较不添加硅粉的同成分陶瓷易实现其致密化;烧结升温速度;α-Si_3N_4→β-Si_3N_4相变温度对致密化无明显影响;含有5％BN粉末的烧结填料能使陶瓷获得最高的致密度。制得了接近热压陶瓷密度的烧结陶瓷。