Ni/石墨/BaTiO基PTC陶瓷复合材料的研究

摘要

本文采用在BaTiO3基PTC陶瓷中加入金属Ni粉和石墨粉的方法，将金属Ni和石墨的良好导电性能与BaTiO3基材料优良的PTC效应相结合，旨在研究降低BaTiO3基陶瓷室温电阻率同时保证一定PTC效应的有效途径。 本文陈述了金属Ni和石墨的引入机理、方式，以及它们的含量对复合材料室温电阻率和PTC特性的影响，同时分析了烧成温度、烧成制度、保护气氛等工艺条件对复合材料最终性能的影响。通过大量反复的比对实验，利用阻温测试仪、XRD、SEM等手段对复合材料的PTC效应、物相、微观形貌进行了测试分析，在大量分析观察和研究数据基础上，优化了材料的组成和工艺条件。此外，本文还特别讨论了氧化处理温度的选择，处理制度的制定以及对复合材料室温电阻率和PTC效应的影响，对实验中出现的现象和性能测试结果进行了归纳和总结。 通过完成上述几方面的实验和分析工作，得出了制备的Ni/石墨/BaTiO3基复合PTC材料过程中的相关规律，制备出了具有较低室温电阻率和一定升阻比性能的PTC复合材料。

目录

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第一章文献综述

1.1 PTCR材料的分类

1.1.1 BaTiO3系PTCR材料

1.1.2 V2O3系PTCR材料

1.1.3高分子类PTCR材料

1.1.4陶瓷PTC与有机PTC的性能比较

1.2 PTC热敏电阻的主要性能

1.2.1电阻—温度特性

1.2.2电流—电压特性(静特性)

1.2.3电流—时间特性(动特性)

1.2.4耐压特性

1.3 BaTiO3系半导瓷PTC现象的机理研究

1.3.1 Heywang—jonker模型

1.3.2 Daniels模型

1.3.3 Desu的晶界析出模型

1.4晶界与PTC效应

1.4.1应力模型

1.4.2晶界结构与PTC效应

1.4.3晶界第二相、晶界层与PTC效应

1.4.4氧吸附及PTC效应

1.5 BaTiO3系PTCR陶瓷室温电阻率低阻化方式

1.5.1掺杂剂的添加

1.5.2金属/PTC材料的复合

1.5.3制备工艺对材料性能的影响

1.6 PTC材料的应用及发展趋势

1.6.1 PTC材料的应用

1.6.2高居里点发展

1.6.3无铅化发展

1.7课题的提出

第二章实验及研究方法

2.1实验原料及配方

2.1.1实验原料

2.1.2实验配方

2.2实验工艺流程设计及说明

2.2.1固相法工艺流程设计及说明

2.2.2液相法工艺流程设计及说明

2.3性能测试及分析

2.3.1电阻率的计算

2.3.2样品的阻温特性测定

2.3.3成分分析和形貌分析

第三章结果与讨论

3.1金属Ni对PTC材料性能的影响

3.1.1金属Ni的引入机理

3.1.2金属Ni的引入方式

3.1.3金属Ni含量对复合材料室温电阻率的影响

3.1.4金属Ni含量对复合材料PTC特性的影响

3.2石墨对复合材料性能的影响

3.2.1引入石墨的机理

3.2.2石墨含量对复合材料的室温电阻率的影响

3.2.3石墨含量对复合材料PTC特性的影响

3.3烧成工艺对复合材料的影响

3.3.1烧成温度对复合材料的影响

3.3.2烧成制度对复合材料的影响

3.3.3气氛对复合材料室温电阻率的影响

3.4氧化处理对复合材料的影响

3.4.1氧化处理温度的选择

3.4.2氧化处理温度对复合材料性能的影响

3.4.3氧化处理对复合材料室温电阻率的影响

3.4.4氧化处理对复合材料PTC效应的影响

3.4.5氧化处理前后的显微结构分析

第四章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢