钛酸锶压敏复合功能材料的掺杂改性研究

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本论文叙述了SrTiO3压敏复合功能陶瓷的国内外研究进展、性能特点、具体应用及基础理论,实验采用固相烧结法研究了不同的掺杂对钛酸锶压敏电阻的性能影响,并且分析和探讨了相关实验的现象和规律。实验结果表明:(1)Ti/Sr对SrTiO3复合功能陶瓷电性能的影响较大,Ti/Sr为1.02时SrTiO3复合功能陶瓷的电性能较好,相对于其它的配比,此配比获得了最好的半导化水平;样品裂纹、分层现象和表面气孔较少,微观分析说明适当的Ti/Sr能促使晶粒长大;(2)相对于La203或Nb205单施主掺杂,双施主掺杂可获得更好的半导化水平,且当La203和Nb205的掺杂量都为0.5mo1%时,SrTiO3复合功能陶瓷获得较好的介电常数和电阻率。(3)真空气氛下高温烧成的SrTiO3陶瓷经空气中氧化热处理后,Mn2+Cu2+受主型离子的掺入不影响晶粒的半导化,只对晶界电学特性产生影响;在相同的掺杂浓度、工艺条件下,掺Mn样品的晶粒粒径小于掺Cu样品,在同样的制备工艺和掺杂浓度下,与掺MnCO3样品相比,掺CuO样品具有较高的表观介电常数。(4)在研究烧结助剂的过程中,通过改变烧结温度进行试验表明掺杂Li2CO3都能降低烧结温度,比较SiO2和Li2CO3烧结助剂对样品电性能的影响,掺Li2CO3样品的整体电性能水平不及掺SiO2样品,晶界较厚压敏电压过高;优化的Si02掺杂量为0.6mo1%,此时晶粒大小均匀,样品晶粒结构致密化。本次实验在1250℃—1300℃烧结2h后经氧化热处理获得了电性能为ε=1.26×105~4.32×105,V1mA=4.8~13.6V,α=5.15~9.50综合性能优良压敏陶瓷材料。
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