基于纳米粉体制备微纳晶钛酸钡热敏陶瓷材料研究

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1、分类号学号M201372002学校代码10487密级硕士学位论文基于纳米粉体制备微纳晶钛酸钡热敏陶瓷材料研究学位申请人：张朝华学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：周东祥教授答辩日期：2016年6月19日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMicro-grainedBaTiO3PTCRCeramicMaterialsPreparaedfromNanopowdersCandidate:ZhangChaohuaMajor:M

2、icroelectronicandSolidStateElectronicsSupervisor:Prof.ZhouDongxiangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJune,2016独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日

3、期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要钛酸钡基半导体陶瓷材料具有显著的正电阻温度系数（PositiveTemperatureCoefficien

4、t，简称PTC），该类材料具有制备工艺简洁、用途广泛、可靠性高等优点，在电子线路中应用于各种功能模块的过载保护，一直以来是功能材料研究的热点。随着科学技术的高速发展，对于热敏陶瓷提出了更高要求，如微型化、高耐压、高可靠性等，可以通过使材料微晶化的方法来提高材料耐电压和抗大电流冲击特性。为了达到微晶化的目的，本文以钛酸钡纳米粉体为原料，研究制备了电学性能优良、微观结构微晶化的PTC热敏陶瓷，并深入探讨了其与杂质及工艺等的内在关系。从实验出发系统研究了包括施主、受主、居里点移动剂、Ca离子以及液相添加剂等不同掺杂对材料微晶化和电学性能的影响。结合理论分析，得出不同掺杂对陶

5、瓷材料平均晶粒尺寸变化及电学性能作用的相关规律，确定了材料的最佳配比。在此基础上研究了包括烧结方式、烧结温度、保温时间等烧结工艺方面对PTC材料的电学性能以及微观结构的影响，重点研究对陶瓷材料平均晶粒尺寸变化的影响，得出相关规律，从而确定材料的最佳烧结曲线。通过最佳配比和最佳烧结工艺，制备出性能优良的钛酸钡基半导体热敏陶瓷，材料的的室温电阻率为4900Ω·cm，居里温度为118.3°C，升阻比为8.2×103，平均晶粒尺寸达到1μm，且晶粒排布均匀致密。材料抗电压强度≧400V/mm，耐大电流冲击试验1万次无异常，满足实用化的要求，达到了制备微纳晶钛酸钡基半导体热敏陶

6、瓷的目的。关键词：热敏陶瓷微晶化钛酸钡纳米粉体掺杂I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheceramicspreparaedbybariumtitanatewhichhaveprominentpositivetemperaturecoefficientiscalledPTCmaterial.It’sappliedtoavarietyoffunctionalmodulesasoverloadprotectiondeviceinelectroniccircuitduetoitsadvantageslikesimplepreparation,wideuseandhi

7、ghreliability,ithasbeenahottopicinthestudyoffunctionalmaterialforalongtime.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,higherdemandsarerequired,justlikeminiaturization,highvoltages,highreliabilityandsoon.Materialhighvoltagesandlargecurrentshockcharacteristicscouldbeimprovedby