氧化锋复合功能陶瓷的制备与研究

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1、学校代码：１０７０８论文分类号：１学号：１５０９００７殘备斜技大莩ＳＨＡＡＭＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究梁楚轩指导教师姓名：刘建科教授学科名称：新能源材料与工程论文提交日期：２０１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究学科门类：工学一级学科：材料科学与工程培养单位：文理学院硕士生：梁楚轩导师：

2、刘建科2018年5月PreparationandResearchofZincOxideCompositeFunctionalCeramicsAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByChuxuanLiangSupervisor:Prof.JiankeLiuMay2018氧化锌复合功能陶瓷的制备与研究摘要ZnO线性电阻自从上个世纪八十年

3、代研发以来，目前已经成为一种新型的线性电阻元器件材料。该材料具有较小的体积，高温条件下不易被氧化，使用温度较高以及重量比较轻等优点。目前ZnO线性电阻的掺杂改性研究已经成为国内外学者研究的热点，本文在对国内外研究ZnO线性电阻掺杂改性的基础上，重点对ZnO-MgAl2O4-La2O3和ZnO-ZnAl2O4-TiO2两个三组元系列的线性电阻的掺杂特性进行了深入的研究。首先分析了不同氧化物La2O3和TiO2对ZnO线性陶瓷的显微组织和电学性能的影响，对添加剂的含量和烧结制备工艺进行了比较深入的研究；其次探讨了MgAl2O4和ZnAl2O4两种尖晶石含量、烧结工

4、艺对ZnO线性电阻显微组织和电学性能的研究，从而制备出具有优异电学性能的ZnO线性电阻。首先，对于ZnO-MgAl2O4-La2O3烧结体系而言，当La2O3含量超过0.5mol%时，显微组织和各项电学性能指标比较优良，非线性系数达到最小为1.13，电阻率稳定性也达到最好。该三元体系的最佳烧结工艺为1340ºC×3h，降温速率控制在120ºC/h左右。煅烧次数一般控制在1-2次左右，煅烧温度通常为1150ºC。其次,在ZnO-ZnAl2O4-TiO2三元烧结体系方面，当TiO2添加剂含量升至6mol%时，显微组织与综合电学性能达到最优，其中电阻率和能量密度在6

5、mol%TiO2体系成分时达到最大值，此时烧结粉体的非线性系数和电阻温度变化系数达到最小值。TiO2颗粒煅烧温度控制在1000-1100ºC之内，同时烧结过程中冷却速率控制在100ºC/h左右。最后,在ZnO-MgAl2O4-La2O3烧结体系中，最佳的烧结温度应该控制在1340ºC附近，最佳的MgAl2O4尖晶石添加含量为7.0mol%，此时烧结体系粉体的线性电阻的非线性系数最小。在ZnO-ZnAl2O4-TiO2三元系烧结体系中，当ZnAl2O4含量为9mol%时，非线性系数最小为1.17，此时能量密度为512J/cm3，电阻温度系数为-5.01×10-3

6、/ºC，此时电阻率的稳定性也相对较高，达到了45.6Ω·cm。关键词：ZnO；线性电阻；La2O3；TiO2；尖晶石IPreparationandResearchofZincOxideCompositeFunctionalCeramicsABSTRACTZnOlinearresistancesincetheeightiesoflastcenturysinceresearchanddevelopment,hasnowbecomeanewtypeoflinearresistorcomponentsmaterials.Thematerialhasasmallervo

7、lume,hightemperatureconditionsarenoteasytobeoxidized,theuseofhightemperatureandlightweightandotheradvantages.Atpresent,ZnO-MgAl2O4-La2O3andZnO-ZnAl2O4-TiO2havebeenstudiedonthebasisofthestudyofZnOlinearresistancedopingonthedomesticandforeignresearchonthedopingofZnOlinearresistors.Ath

8、ree-elementseriesof