摻雜鈦酸鋇基陶瓷材料的制備及特性研究.pdf

1、以鈦酸丁酯、醋酸鋇等為原料，采用溶膠-凝膠法一次液相摻入La、Mn、Ni及碳納米管等雜質元素，制備出摻雜的鈦酸鋇粉體，經(jīng)冷壓成型、預燒、高溫燒結及高溫熱壓等工藝制備出具有高的密度、低的室溫電阻率和高升阻比的半導化的鈦酸鋇陶瓷材料。研究了制備工藝，摻雜元素的種類及含量對半導化的鈦酸鋇陶瓷的電阻率、致密度及顯微組織結構的影響，用XRD分析了摻雜的鈦酸鋇材料的相結構，用SEM觀察了摻雜的鈦酸鋇材料的顯微組織，制備出了室溫電阻率ρ25℃<5Ω．

2、 cm，升阻比達到105～106的高性能鈦酸鋇基PTCR電熱用陶瓷材料。研究結果表明： 通過單一施主摻雜La元素使鈦酸鋇半導化，當La的摩爾分數(shù)相同時，與以硝酸鑭溶液形式進行摻雜相比，以氧化鑭粉末溶入溶膠溶液進行摻雜得到的鈦酸鋇，其室溫電阻率及升阻比都要高一個數(shù)量級。以硝酸鑭溶液形式摻雜時，當摻入La的摩爾分數(shù)為0．3mol%時，可以得到室溫電阻率為0．456Ω． cm的鈦酸鋇系PTC陶瓷電熱材料。以硝酸鑭溶液形式摻雜的樣品有較

3、低的室溫電阻率，但其升阻比不理想。 受主摻雜Mn對Ba TiO3基PTC陶瓷材料的影響十分顯著，微量摻雜就可以使材料的升阻比明顯增大。在0．01mol%～0．05mol%摻雜范圍中，隨著Mn含量的增加，材料的室溫電阻率緩慢增加，而Ba TiO3基PTC材料的PTC效應顯著增強，材料的升阻比明顯增大。當摻雜Mn的摩爾百分數(shù)為0．04mol%時，能獲得室溫電阻率為69．937Ω．cm，升阻比為1．7x104的PTC效應較好的鈦酸鋇陶

4、瓷材料。當摻雜Mn的摩爾百分數(shù)超過0．05mol%時，其升阻比隨著其摻入量增加而增大，但室溫電阻率會顯著增加，從而使其導電性能大大降低；當摻雜Mn的摩爾百分數(shù)低于0．01mol%時，其室溫電阻率會降低，但升阻比很小，PTC效應明顯減弱。 當金屬Ni的摻雜摩爾分數(shù)為0．1mol%～0．5mol%時，隨著Ni摻入量的增加，該PTC陶瓷材料的室溫電阻率及升阻比都逐漸減小，最低達到15Ω．cm左右；當金屬Ni的摻雜摩爾分數(shù)大于0．5mo

5、l%時，其升阻比很小，材料基本上沒有PTC效應；當金屬Ni的摻雜摩爾分數(shù)小于0．1mol%時，雖然可以獲得較高的升阻比，但室溫電阻率會很高，導電性能變差。 碳納米管摻入BaTiO3中可以使BaTiO3半導體化，摻入微量的碳納米管就可以達到很好的效果，碳納米管摻入質量百分數(shù)在0．1%～0．5%的范圍內，所得到的鈦酸鋇材料室溫電阻率ρ25℃<100Ω．cm，升阻比達104～105。 施主La和受主Mn共同摻入鈦酸鋇基PTC陶