掺杂对Mn-Ni-O及Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏陶瓷电性能影响的研究

发布时间：2017-07-18 13:02

  本文关键词：掺杂对Mn-Ni-O及Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏陶瓷电性能影响的研究

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【摘要】：本文采用固相反应法制备负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏陶瓷粉体。Mn-Ni-O系热敏陶瓷一直是研究的热点,通过掺入Sn元素来考察其结构和电性能的变化。另外为了提高Mn-Ni-Cu-0系热敏电阻的稳定性能,分别进行Ce. Bi元素掺杂并对其电性能做进一步的探讨；同时为了降低该体系的烧结温度,又分别对Bi、Li元素掺杂进行了研究。主要研究内容有：1.对于Mn-Ni-Sn-O系热敏陶瓷,Sn元素含量小于10%时,Sn元素以Sn4+离子的形式占据尖晶石结构中的B位,致使电阻率和热敏常数B值增大。Sn的含量越多,Mn-Ni-Sn-O系热敏陶瓷的成相温度越高,Sn元素含量大于30%时不能进入尖晶石结构中,有一定的参考价值。2.对Mn2.3Ni0.5Cu0.2-XCeO2系热敏陶瓷,随着CeO2含量的增加,其电阻率和B值都是先降低后增大,呈现U型变化趋势。B值从3080K升到3110K,最小电阻率为59Ω·cm,其老化值从16.6%降到7.8%。再增加CeO2含量,老化值有增大趋势。所以在一定含量范围内,Ce元素掺杂可以降低老化值。可为低阻值高稳定性热敏陶瓷的研究作参考。3.对Mn2.3Ni0.5Cu0.2-xBi2O3系热敏陶瓷,当Bi含量在1%时,形成了尖晶石相。随Bi含量的增加,Bi2O3, Bi2Ni2O5相形成导致了该体系的电阻率先减小后缓慢增大。当Bi的掺杂量很少时,老化值从未掺杂时的15.9%降低到5.61%,且Mn2.3Ni0.5Cu0.2-xBi2O3系的烧结温度降到了1050℃,可见该体系是高稳定性而烧结温度又低的热敏陶瓷体系。对Mn2.3Ni0.5Cu0.2-xLi2O系热敏陶瓷,随Li2O含量增大,基本没有杂相生成。其电阻率先迅速增大后缓慢增大,当x=0.01时,B值降低随后随着Li+含量的增大而增大,达到3147K。Li元素的掺杂,也能相应程度地降低该体系陶瓷的烧结温度。
【关键词】：NTC热敏陶瓷 掺杂 电学性能 老化值
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.1 NTC热敏电阻概述16-21
• 1.1.1 NTC热敏电阻16
• 1.1.2 NTC热敏电阻的发展历程及使用16-18
• 1.1.3 NTC热敏电阻的四类参数18-19
• 1.1.4 NTC热敏陶瓷的材料结构19-21
• 1.2 NTC热敏电阻材料的导电机理21-22
• 1.2.1 影响阳离子分布规律的因素21
• 1.2.2 导电机理21-22
• 1.3 老化机理22-23
• 1.4 NTC热敏电阻材料的工艺流程23-26
• 1.4.1 粉体制备23-24
• 1.4.2 造粒24
• 1.4.3 成型24
• 1.4.4 烧结24-25
• 1.4.5 电极制备25
• 1.4.6 阻值调整25
• 1.4.7 敏化与老化25-26
• 1.5 本文的研究思路26-27
• 第二章 实验部分27-33
• 2.1 实验仪器与实验原料27-28
• 2.1.1 实验原料27
• 2.1.2 实验仪器27-28
• 2.2 实验步骤28-29
• 2.3 样品测试29-33
• 2.3.1 表观密度30
• 2.3.2 电学性能30
• 2.3.3 老化性能30-31
• 2.3.4 X-射线粉末衍射(XRD)31
• 2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)31
• 2.3.6 能谱分析(简称EDS)31-33
• 第三章 Mn-Ni-Sn-O系NTC热敏电阻的电学性能研究33-42
• 3.1 实验内容33-35
• 3.1.1 样品制备过程33-34
• 3.1.2 样品测试34-35
• 3.2 实验结果与讨论35-39
• 3.2.1 样品相组成35-39
• 3.2.2 样品微结构39
• 3.3 电学性能39-41
• 3.4 结论41-42
• 第四章 CeO_2掺杂对Mn-Ni-Cu-O系NTC热敏陶瓷电性能的影响42-53
• 4.1 实验过程43-44
• 4.2 实验结果与讨论44-51
• 4.2.1 样品相组成44-45
• 4.2.2 样品微观结构45-48
• 4.2.3 电学性能48-50
• 4.2.4 老化性能50-51
• 4.3 结论51-53
• 第五章 掺杂低熔点金属氧化物对Mn_(2.3)Ni_(0.5)Cu_(0.2)系热敏陶瓷电性能的影响53-62
• 5.1 实验过程53-55
• 5.1.1 样品制备过程53-54
• 5.1.2 样品测试54-55
• 5.2 Mn_(2.3)Ni_(0.5)Cu_(0.2)-xBi_2O_3体系的电性能研究55-57
• 5.2.1 样品相组成和微观结构55-56
• 5.2.2 样品电学性能56-57
• 5.3 Mn_(2.3)Ni_(0.5)Cu_(0.2)-xLi_2O体系的电性能研究57-59
• 5.3.1 样品相组成和微观结构57-58
• 5.3.2 样品电学性能58-59
• 5.4 Mn_(2.3)Ni_(0.5)Cu_(0.2)-xBi_2O_3系样品的老化性能59-60
• 5.5 结论60-62
• 第六章 结论62-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70

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本文编号：557789