TiO2压敏陶瓷的晶界偏析

摘要

研究了Nb单施主掺杂、La单受主掺杂及(La,Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷的晶界偏析机理。以锐钛矿TiO2、Nb2O5和La2O3氧化物粉体为原料,采用传统固相烧结工艺制备了TiO2压敏陶瓷,采用SEM、EDS、AFM和TEM检测了TiO2压敏陶瓷样品的显微结构、化学组成、热蚀沟和显微形貌；通过点缺陷热力学分析、晶界能和材料结构检测分析讨论了TiO2压敏陶瓷的晶界偏析机理。研究结果表明:Nb掺杂TiO2压敏陶瓷的晶界偏析驱动力为静电势；La掺杂和(La,Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷的晶界偏析驱动力均为弹性应变能。第二相的形成起源于点缺陷NbTi和La'Ti在晶界的偏析。偏析离子在高能量晶粒表面或晶界面成核,并逐渐长大形成第二相；第二相主要在能量较高的晶面上生长,这有利于使整个材料体系的能量最低。