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热敏SnO_2基负温度系数热敏陶瓷结构和电性能电大

收藏本文 2024-02-15 点赞:10001 浏览:36232 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:负温度系数(Negative Temperature Coefficient, NTC)热敏陶瓷材料在抑制浪涌电流、温度测量和温度补偿等方面有广泛的运用。最常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石结构的过渡金属复合氧化物,如Mn-Ni-O, Mn-Ni-Co-O, Mn-Ni-Cu-0和Mn-Ni-Fe-O等。由于材料的电性能与阳离子分布以及晶粒和晶界的微结构有关,尖晶石结构的NTC陶瓷易发生老化现象,实际运用受到限制。本论文以SnO2基陶瓷材料为探讨对象,探讨Sb和P掺杂对材料晶体结构与性能的影响。探讨发现,Sb和P掺杂的SnO2陶瓷材料具有四方金红石结构,并具有良好的NTC效应。本论文开展了以下主要工作:(1)以Sn粉为主要原料,采取湿化学法制备了Snl_xSbxO2-δ(x=0.3%,0.5%,0.7%,1%)粉体,用传统陶瓷烧结工艺制得致密陶瓷材料。随着Sb含量的增加,陶瓷体的电阻率p50℃越来越小,在102~106Ω·cm间变化,材料常数B值在2000~5000K范围内,材料显示出良好的NTC效应。XRD图谱显示陶瓷体为单一的四方金红石结构,SEM图谱显示其具有优良的陶瓷结构特点:晶粒的生长情况良好,晶界清晰,结构致密。(2)通过交流阻抗浅析探讨了陶瓷体NTC效应中晶粒和晶界对电阻的不同贡献。结果表明,Sn1-xSbxO2-δ陶瓷材料的电阻由晶界起主要贡献,NTC效应是晶粒和晶界共同作用的结果。(3)探讨了两种助烧剂(Li-Ti-O和CuO)对Sb和P掺杂的SnO2基陶瓷体的烧结性和电性能的影响。结果表明,添加助烧剂后能在1100~1200℃烧结得到相对密度在95%以上的陶瓷样品;随着助烧剂含量的增加,陶瓷体的电阻率越来越大,在不影响陶瓷体的电性能的情况下,两种助烧剂Li-Ti-O和CuO的加入量分别应制约在1wt%和2wt%左右。(4)探讨了Sb和P共同掺杂对SnO2陶瓷电性能的影响。Sb和P共同掺杂能很好的调节陶瓷的室温电阻率,同时也提升了材料常数B值。交流阻抗浅析表明陶瓷的NTC效应是晶粒和晶界共同贡献的结果。关键词:SnO_2基热敏陶瓷论文负温度系数论文交流阻抗论文导电机理论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-8

    第一章 绪论8-25

    1.1 NTC热敏电阻介绍8-16

    1.1.1 NTC热敏电阻历史9-11

    1.1.2 NTC热敏电阻的主要参数11-12

    1.1.3 NTC热敏电阻的运用12-16

    1.2 常用NTC热敏电阻的结构和性能16-20

    1.2.1 尖晶石结构NTC热敏电阻16-18

    1.2.2 钙钛矿结构NTC热敏电阻18-19

    1.2.3 烧绿石结构NTC热敏电阻19-20

    1.3 NTC热敏陶瓷的制备工艺20-24

    1.3.1 粉体制备20-22

    1.3.2 生坯成型22

    1.3.3 烧结22-23

    1.3.4 电极制备23-24

    1.3.5 敏化与老化24

    1.4 本论文的探讨内容与探讨思路24-25

    第二章 实验策略25-29

    2.1 主要试剂和仪器25-26

    2.2 样品制备26-27

    2.3 检测策略27-29

    第三章 Sn_(1-x)Sb_xO_2-δ)基陶瓷相结构与电性能29-40

    3.1 引言29-30

    3.2 Sb含量与SnO_2基陶瓷的电阻率的联系30-31

    3.3 Sb含量对Sn_(1-x)Sb_xO_(2-δ)晶体结构与电性能的影响31-39

    3.3.1 实验样品的编号31

    3.3.2 X射线衍射浅析31-32

    3.3.3 扫描电镜浅析32

    3.3.4 电阻温度特性浅析32-35

    3.3.5 交流阻抗浅析35-39

    3.4 本章小结39-40

    第四章 烧结助剂对掺杂SnO_2基陶瓷结构和性能的影响40-51

    4.1 引言40

    4.2 实验部分40-41

    4.3 实验结果与讨论41-48

    4.3.1 助烧剂及烧结工艺对相对密度的影响41-45

    4.3.2 扫描电镜浅析45-46

    4.3.3 助烧剂加入量对陶瓷体电性能的影响46-48

    4.4 两种助烧剂的烧结机理48-50

    4.5 本章小结50-51

    第五章 Sb和P共同掺杂对SnO_2基陶瓷性能的影响51-61

    5.1 引言51

    5.2 实验策略51-52

    5.3 单掺杂P的SnO_2基陶瓷结构和性能52-56

    5.3.1 X射线浅析52

    5.3.2 电阻温度特性浅析52-53

    5.3.3 交流主抗浅析53-56

    5.4 Sb和P共同掺杂SnO_2基陶瓷结构和性能56-59

    5.4.1 X射线浅析56-57

    5.4.2 电阻温度特性浅析57-58

    5.4.3 交流阻抗浅析58-59

    5.5 小结59-61

    第六章 结论61-62

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