金属ni陶瓷复合ptcr材料的研究 ni (ba,sr)tio3 ptc复合 效应 玻璃添加剂 新工艺

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1、中文摘要本文研究了金属Ni／陶瓷复合PTCR材料的机理、数学模型和影响因素。根据数学模型，重点讨论了工艺过程对复合材料性能的影响，分析了提高复合材料性能的有效途径。并研究了一种能够降低复合材料的室温电阻率，提高其升阻比的玻璃添加剂。初步研究了一种NiO代替金属Ni的新工艺。通过研究复合材料的电阻率和金属的体积分数的关系，得到如下结论：金属Ni和(Ba．Sr)TiO。陶瓷的复合属于两相物质颗粒态的均匀混合，其电阻混合方式是混联模式，符合GEM方程，电阻率可通过下式近似的估算：盯。。。。=(％。。×盯2。+(1一％。。)×盯三～。)“”。通过该式可推导出复合材

2、料升阻比的计算公式。复合材料的升阻比由陶瓷基质的电阻率和升阻比、金属的体积分数和电阻率、结构因子决定。由该式可知，通过调节金属的体积分数能够实现复合材料的低阻化；复合材料的电阻率随陶瓷基质电阻率的升高而变大，这是复合材料具有PTC效应的主要原因。通过相关的计算可知：降低陶瓷基质的电阻率、提高陶瓷基质的升阻比，防止金属的氧化、降低结构因子有利于获得低室温电阻率、大升阻比的PTC复合材料。工艺条件对复合材料性能的影响是复杂的。还原烧成过程中，陶瓷的室温电阻率降低，PTC效应消失：烧成温度越高，陶瓷颗粒之间的接触电阻越小。氧化过程中，02的扩散使陶瓷的电阻增加、

3、PTC效应得到部分恢复，也使部分金属Ni被氧化。本实验工作条件下，烧成温度提高、保温时间适当延长复合材料的室温电阻率降低；氧化温度提高、氧化时间适当延长复合材料的室温电阻率增大、升阻比提高；成型压力适当增大，复合材料的室温电阻率降低、升阻比减小。适量的玻璃添加剂在烧结过程中，产生液相，促进了烧结，降低了试样的室温电阻率，提高了试样的PTc效应。采用NiO代替金属Ni的新工艺具有可以控制金属粉的粒度、金属颗粒在复合PTC材料中的分布更加均匀的优点。为获得性能优良的复合PTC材料提供了薪途径。关键词：Ni(Ba，Sr)TiO。复合PTC效应玻璃添加剂新工艺Ab

4、stractInthispaper,themechanism．mathematicmodelandinfluencingfactorsofNi／(Ba，Sr)Ti03PTCcompositesarepresent．AccordingGEMtheory,theinfluenceOfprocessingonthepropertiesofcompositesandtheusefulwaystoimprovethepropertiesarediscussed．AndsomeglassaddidveswhichCanlowertheroom-temperaturer

5、esistivityandimprovetheresistivity-jumpareinvestigated．Atlast,anovelprocessinwhichNiOisintroducedinsteadofNiisexplored．T}lisprocesshaspotentialtoexcellentperformancePTCR．Byresearchontherelationbetweenresistivityandmetalvolumefractionofcomposites，itisconcludedthatNiparticlesand(Ba，

6、Sr)Ti03particlesareevendistributedincompositeswhichresistancepattemiSseries¶lleloneandagreeswithGEMequation．Theresistivityofcompositescanbeapproximatelycalculatedaccordingto盯comp。n。=(％。“×c吃“+(1一心etal)×盯三。。。；)““．Deducingfromaboveformula，wegettheresistivity-jumpformula．Theresist

7、ivity-jumpofcompositesisdominatedbytheresistivityandresistivity-jumpofceramicmatrix，theresistivityandvolumefractionofNiandstructuralfactor,Byanalyzingrelatedformula，itisconcludedthattheresistivityofcompositescallbecontrolledbythevolumefractionofNi，andthePTCeffectofcompositesorigin

8、atesthePTCeffectofceramicmatrix，A