BaTiO3基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能.pdf

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1、硕士学位论文BaTiO3基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能PREPARATIONOFBATIO3BASEDPTCCERAMICSANDTHEPROPERTIEDOFTHEMISTORS靳炜哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG15学校代码：10213国际图书分类号：621.78密级：公开工程硕士学位论文BaTiO3基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能硕士研究生：靳炜导师：李伟力教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM282U.D.C:62

2、1.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPreparationofBaTiO3basedPTCceramicsandthepropertiesofthemistorsCandidate：JinWeiSupervisor：Prof.LiWeiliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateo

3、fDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要BaTiO3基正温度系数电阻（PTC）陶瓷因其安全、性能稳定、低成本的优势已经成为当今世界上主要的热敏电阻材料。随着科技的发展，人们对更低的室温电阻率和更高的升阻比需求也越来越迫切，而且，迄今为止，对于BaTiO3基PTC陶瓷的PTC效应机理尚不完全清楚。因此，本文以BaTiO3为基体，采用固相烧结法对材料进行制备，并通过A位La、Ag双掺和B位变价元素Cu的掺杂结合电场

4、热处理工艺实现PTC性能的改善；在此基础上，通过拉曼光谱、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV)、阻温曲线和介频介温谱对材料的结构与性能进行表征，以揭示陶瓷PTC效应的演变规律与机制。相结构分析表明，掺杂陶瓷在合适的制备与处理工艺下可以获得没有杂相的钙钛矿结构陶瓷；La和Ag的引入可以降低陶瓷的室温电阻率，且当掺杂0.2%的La和0.3%的Ag时，陶瓷的室温电阻率最低，可达103数量级。通过紫外-可见吸收光谱研究发现，掺杂适量的La和Ag可以降低材料的禁带宽度，改变陶瓷的电输运性质，从而引起室温电阻率的改变。在A位双

5、掺的基础上，陶瓷B位通过掺入适量Cu元素显著提高了陶瓷的升阻比，当Cu含量为0.05%时，陶瓷的升阻比最高，可达到102数量级；同时研究发现，掺杂后的陶瓷，介电常数都可以达到104以上，且伴随较高的介电损耗，原因归结为混合价态的存在和界面势垒层结构。利用复阻抗谱对陶瓷晶粒和晶界特性的分析研究发现，随着温度升高，陶瓷晶粒电阻很小并且基本不发生变化，而晶界电阻很大且随温度升高电阻急剧增加，与陶瓷阻温曲线变化趋势相一致，揭示了PTC效应与晶界特性的内在关联。关键词：BaTiO3基PTC陶瓷；室温电阻率；升阻比；介电常数-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Ab

6、stractBaTiO3basedpositivetemperaturecoefficientresistance(PTC)ceramicshavebecomethemainthermalresistancematerialsintheworldduetoitsadvantagesofsafety,stableperformanceandlowcost.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,peopleontheroomtemperatureresistivityofthelowerandhigherresi

7、stancejumprequirementsalsomoreandmoreurgent,and,sofar,forBaTiO3basedPTCceramicPTCeffectmechanismisnotfullyclear.Therefore,thisarticleBaTiO3asmatrix,usingsolidphasesinteringmethodformaterialpreparation,andthroughALa,AgdoubleadmixtureBAbaseelementCudopedincombinationwiththeelectri

8、cfieldheattreatmentprocesstoachievetoimprovethe