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1、液相掺杂EaTiCh基PTC陶 瓷的制备、微结构与性能研究主要内容:>1.研究的目的和意义>2.实验过程> 3.结果与讨论4.结论温度7TC图1电阻-温度曲线Fig.l Resistance-temperature curves阻率将增大410个数量级,1 本课题研究目的和意义BaTiO3陶瓷是一种典型 的铁电材料，常温下其室温 电阻率大于lOHQ.cm。1955年, Haayman等人发现，在钛酸 匆材料组分中引入微量的稀 土元素，其室温电阻率会大 幅度下降而成为半导体陶瓷， 并且当温度上升到它的居里 温度Tc=120°C左右时，其电 这种现象被称为PTC (po
2、sitive temperature coefficient）效应。PTC热敏电阻的主要用途电阻一温度特性（R-T特性）电压一电流特性（V-I特性）电流一时间特性（I -T特性）y温度补偿元件温度传感器延迟器定温发热体热风发热体冰箱马达启动元件过电流保护器消磁电阻探索不同稀土元素和烧结制度 对钛酸颔PTC陶瓷的影响，改善钛酸 飙陶瓷的电性能。包括以下几个方 面：降低室温电阻率（Bi, Bi/Nb, La/Nb掺 杂）> 提高升阻比与电阻温度系数（Mn元素）HI> 选择合理的烧结工艺（烧结温度，保温 时间，升降温速率）2.实验过程、粉体合成坯片成型将所制得的粉体经80冃筛后加入 适量
3、粘合剂（8%PVA溶液）， 研磨后形成流动性很好的颗粒， 再经40冃筛，干压成直径15mm, 厚度2.5mm的坯片（压力8 lOMpa,保持 lmin）排胶、烧结、被铝、烧铝性能测试3 结果与讨论 Bi, Mn体系 Bi , Nb, Mn体系La, Nb, Mn体系Bi, Nb, Mn体系编号Bi%+ Nb%R25/QRmax / Rfnina(10/25)/%-°C-110.1+0.315.822.901 X 10410.20%20.1+0.422.801.624X1048.75%30.2+0.4327.71.367X 10410.85%40.3+0.172.971.358X 10
4、515.80%50.3+0.435.472.U4X10410.90%60.4+0.112.931.920X10512.74%表1不同比例双施主掺杂样品的PTC性能20304050607020/degree图3样品的XRD图谱a一pure BaTiO. b oped BaTiChT/°CVmin%/QD/DRlmax/ rimina(10/25/ %弋叮13102097.563.890 X10413.47%13202050.751.031X10513.19%13302012.931.920X10512.74%13402032.571.613X10411.66%7 - |r_1310&#
5、176;C表2烧结温度对PTC陶瓷材料性能的影响050100150200250T/°C图4不同烧结温度下样品的RT特性曲线y Logo1310X?图5同一样品不同烧结温度下的SEM照片表3保温时间对PTC陶瓷材料性能的影响t/minT/°CR25/QD/ DRlmax/ mina（io/25）/%d10133045.701.242X10410.63%20133012.931.920 X 10512.74%40133071.681.125X10411.76%601330180.46.954 X10310.89%7050100150200250T/°C图6在1330&
6、#176;C条件下不同保温时间样品的R-T特性曲纬Bi, Mn体系(町纯相BaTiO3(b)掺杂 BaTiOj丄 1 丄 人 A(b).1aA人(a)11I1,20304050607020/degree图7掺杂Bi和Mn样品的XRD图谱(g3)6_3o5 aBi%图9掺Bi样品室温电阻率的变化表4烧结温度对PTC陶瓷材料性能的影响表4烧结温度对PTC陶瓷材料性能的影响烧纟吉温 度/°C保温时 间 t/min室温阻 值 R25 /Q升阻比R /R 八ma” min10/25)变色成瓷12901310133013502020202()182.759.1926.2998.223.105X
7、1043.270 X1043.585 X 1042.959 X 10410.70%9.89%9.75%9.70%坯片均 变为深 蓝色成瓷好，坯片 表而光滑，无气泡 42909050100150200250T/°C7 6 5 4 3 2dNCM£6一图9不同烧结温度卜样品的RT特性曲线*X.y、© * TTT ', .-'721morIi3?or3330C图10同一样品不同烧结温度下的SEM照片Company Logo050100150200250T/°C7 65 4 3aNZ£6 一保温时 间t/ min烧纟吉温皮 rc室温阻值
8、R25 /Q升阻比R / R10/25)10133077.236.292 X1038.4520133026.293.585 X 1049.7530133047.817.618X10411.9950133()170.58.829 X1036.51图11同一烧结温度下不同保温时间样品的RT特性曲线La, Nb，Mn体系图12纯相(a)及掺杂样品(b)的XRD图谱图13掺朵样品的TEM照片表6不同比例双施主掺杂样品的PTC性能编号La%+Nb%R25/QR / Ra(10/25)/%-oC-!10.1+0.2124.53.685 X 10425.62%25.78%22.78%24.77%27.87%
9、26.98%20+0.360.414.662 X 10430+0.436.741.006X IO540.2+0.481.966.725 X 10450.3+0.410153.006 X 104601+0.5114.16.302 X 104一g(RmaxzRmin)5 O£ &54OO3.a/s£)母503114030311O23H1031100311图14烧结温度对材料性能的影响表7不同保温时间对PTC材料性能的影响t / minT/°Cr25/qD/ Dmaxz 4min%10/25)/% C"10134080.121.426X10410.50
10、%20134036.741.066X10522.78%30134060.414.662 X10425.78%601340114.03.040X10414.51%1001340228.21.945X10414.64%050100150200250T/°C7 6 5 4 3 2 asN)里图15在1340#C条件下不同保温时间样品的RT特性曲线表8不同降温速率对PTC材料性能的影响表8不同降温速率对PTC材料性能的影响降温速率/°C/hR25 /QD/ DAfnax7 4mina（io/25）/%，C"50230.31.828 X 10413.75%10090.472.642 X 10410.64%15036.741.066X10522.78%20059.193.270 X 10410.89%自然降温(373)107.91.923X 10419.40%Company Logo图16不同降温速率样品的RT特性曲线Company Logo