Ce、Ti含量对白钨矿结构Ca-Ce-Ti-W-O系高温NTC热敏材料性能影响

摘要

NTC热敏电阻由于具有价格低廉、输出信号大等优点在高温测温领域(>300℃)具有显著优势。采用Mn、Co、Ni等过渡金属的氧化物制备的传统尖晶石系NTC热敏电阻高温稳定性差,只适用于300℃以下温度测量。近年来新发现的白钨矿结构NTC热敏材料被认为是一种很有前景的高温NTC热敏材料。本论文采用Ca-Ce-Ti-W-O系统制备白钨矿结构高温NTC热敏材料,重点研究其在高温下的电导特性、老化特性以及电导机理和老化机理等。
　　首先采用正交试验方法系统研究了Ca-Ce-Ti-W-O陶瓷的相组成、离子电导比例等指标随Ce含量、Ti含量、烧结温度三个变量的变化规律,从而得出制备白钨矿结构条件以及制备纯电子电导型NTC热敏材料条件。
　　然后根据正交分析结论,细致研究了Ce含量对CaWO4-xCeTi2O6陶瓷晶体结构、阻温特性、离子电导比例和高温稳定性的影响。当0.2≤x≤0.5时在1200–1300℃烧结制备的材料主晶相为白钨矿结构CaWO4相。CaWO4-xCeTi2O6陶瓷在40–800℃的阻温特性具有显著的NTC特性,电阻率随Ce含量和烧结温度的升高而降低。热敏电阻的直流极化测试表明体系NTC效应为纯电子电导型。热敏电阻的高温稳定性随烧结温度的升高而提高,1300℃烧结制备的热敏电阻在500℃老化200h的老化系数为1~8％。CaWO4-xCeTi2O6NTC热敏材料的导电机理采用小极化子理论进行了解释,NTC特性由白钨矿结构A位的Ce4+/Ce3+离子对之间的跳跃电子导电引起。
　　最后研究了Ti含量对Ca3CeTi1.0+xW3O16+2x(0≤x≤2.0)陶瓷的电性能影响。当0≤x≤1.0时,电阻率随Ti含量增加而降低,1.0

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 高温NTC热敏电阻

1.3 高温NTC热敏电阻导电机理

1.4 高温NTC热敏材料研究历史及国内外研究现状

1.5 论文研究思路

2 Ca-Ce-Ti-W-O系统正交试验分析

2.1 引言

2.2 试验方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 Ce含量对白钨矿结构CaWO4-xCeTi2O6高温NTC热敏材料

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 CaWO4-xCeTi2O6 NTC热敏材料的高温稳定性

3.5 小结

4 Ti含量对Ca3CeTi1.0+xW3O16+2x高温NTC热敏材料电性能影

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

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