高性能钛酸钡基PTCR陶瓷材料的研究

作     者：贾金亮 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨孟林;畅柱国

授予年度：2005年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：钛酸钡 溶胶-凝胶法 电性能 纳米晶粉体 

摘      要：钛酸钡系列电子陶瓷是近几十年发展起来的新型现代功能陶瓷,目前已成为现代功能陶瓷中最为重要的一类,是电子陶瓷元器件的基础母体原料,被称为电子陶瓷的支柱。自从人们在烧结的过程中发现钛酸钡材料及掺杂影响其介电性以来,关于掺杂钛酸钡的制备和电性能的研究就成为无机非金属材料中的一个热点领域。我国在这方面的工作及相关高性能电子产品的开发与国外相比差距较大,还有大量的工作有待开展。所以,本论文考虑从制备出高性能钛酸钡基PTCR陶瓷材料的角度出发,采用溶胶-凝胶一步法合成技术和国产原料制备了钛酸钡基PTCR纳米晶粉体及其陶瓷材料,分析了各掺杂元素和烧结工艺对陶瓷材料性能的影响,并采用TG-DSC、XRD和SEM对粉体和陶瓷的相组成以及显微结构进行表征。 本论文首先采用正交试验成功地设计和优化了制备PTCR陶瓷材料的配方,并通过因素的位级趋势分析法讨论了Ti/Ba摩尔比、Mn、Y、Ca和Pb五因素对陶瓷材料的影响。 其次,本论文进行了Ca、Mn、Ti/Ba摩尔比和Si掺杂实验,详细讨论了它们的含量和烧结工艺对陶瓷材料电性能的影响,并制备出了低电阻率高耐压的PTCR陶瓷材料。 此外,论文还尝试了以硼酸三丁酯为掺杂剂向陶瓷材料中掺入硼元素,并研究了它对陶瓷材料电性能的影响。 本实验通过对陶瓷材料组成和工艺条件的优化,最终制备出了居里温度(Tc)为100℃,室温电阻率(ρ)～18Ω·cm,温度系数(α)～17%·℃,耐电压(V)195V·mm,电阻率突变(ρ/ρ)10,并且耐工频电压和耐工频电流都达到要求的高性能PTCR陶瓷材料。