【摘 要】
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BaTiO3陶瓷是是一种良好的绝缘材料,其室温电阻率高达1010~1012??cm。1995年,Haayman等人发现,在BaTiO3陶瓷材料中加入微量的施主稀土元素等,会产生PTCR(正系数热敏电阻)效应
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BaTiO3陶瓷是是一种良好的绝缘材料,其室温电阻率高达1010~1012??cm。1995年,Haayman等人发现,在BaTiO3陶瓷材料中加入微量的施主稀土元素等,会产生PTCR(正系数热敏电阻)效应,使电阻率降低到10~102??cm。目前,PTCR材料使用中面临的问题是如何使材料具有更高的升阻比(Rmax/Rmin)和更低的室温电阻率,而这两者很难同时实现。本文介绍了Ni/Ti/BaTiO3复合PTC材料的制备方法。实验采用传统的PTCR陶瓷工艺,在已有BaTiO3基PTCR陶瓷优化配方的基础上,搀杂一种金属Ni,并在此基础上再逐步加入另一种金属Ti。成型后在石墨造成的局部还原气氛下烧成,达到了降低BaTiO3基PTC陶瓷室温电阻率的目的。为保证试样具有一定的PTC效应,在烧成之后要进行氧化处理,氧化处理是在空气气氛中进行的。本文陈述了金属Ni含量、金属Ti含量对复合材料室温电阻率和PTC特性的影响,添加物对复合材料阻温系数的影响,同时分析了保护气氛、烧成制度、氧化处理制度等工艺条件对复合材料最终性能的影响。并在分析大量实验数据的基础上优化了材料组成和工艺条件,使该复合材料的性能达到了较好的水平。经实验研究后,可知金属Ti的引入可以在一定程度上保护Ni不被氧化,从而降低室温电阻率。而且样品中一部分Ti被氧化成TiO2,过量的TiO2导致富Ba空位的产生,有助于材料恢复PTC效应。本实验中所采用的由石墨扣烧所产生的较弱还原气氛对于提高材料的性能是有帮助的。通过实验还发现烧结温度的最佳范围是1250~1270oC。氧化处理最佳温度为800oC。在此条件下样品的室温电阻率可降至1~2??cm,升阻比保持在40~50,温度系数保持10%?oC-1左右。
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