高性能钛酸钡基PTCR陶瓷材料的研究

摘要

本论文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。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，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，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。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室)～18Ω·cm，温度系数(α30)～17％·℃-1，耐电压(Vb)＞195V·mm-1，电阻率突变(ρmax/ρmin)＞106，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。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1 PTC效应的理论基础

1.2钛酸钡基陶瓷的制备方法

1.3钛酸钡基PTCR陶瓷材料的烧结工艺

1.4掺杂钛酸钡的研究进展

1.5课题的背景与提出

参考文献

第二章钛酸钡基PTCR陶瓷成分配方的设计与优化

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3结论

参考文献

第三章低电阻率钛酸钡基PTCR陶瓷材料的制备工艺与电性能研究

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3结论

参考文献

第四章硼掺杂对钛酸钡基PTCR陶瓷材料性能的影响

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3结论

参考文献

第五章高性能钛酸钡基PTCR陶瓷材料的制备工艺与电性能研究

5.1实验部分

5.2结果与讨论

5.3结论

参考文献

第六章结论及需进一步开展的工作

6.1结论

6.2需进一步开展的工作

硕士期间已发表和待发表的文章

致谢