Ni-Co摻雜BaTiO3基陶瓷的組織結(jié)構(gòu)與電學性質(zhì).pdf

1、負溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficient，NTC)熱敏陶瓷是指電阻率隨著溫度的升高而下降的無機非金屬材料。NTC陶瓷元件與器件在溫度補償、溫度檢測、溫度控制及抑制浪涌電流等方面有著廣泛的應(yīng)用。常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的過度金屬復(fù)合氧化物，如Mn-Ni-O，Mn-Ni-Co-O和Mn-Ni-Fe-O等。由于材料的電性能與陽離子分布以及晶粒和晶界的微結(jié)構(gòu)有關(guān)，尖晶石結(jié)構(gòu)的四面體和八面體中的陽

2、離子隨使用時間進行緩慢的重新分布，從而引起結(jié)構(gòu)馳豫并導致NTC陶瓷易發(fā)生老化現(xiàn)象。
　　 本論文以BaTiO3基陶瓷材料為研究對象，研究了Ni、Co摻雜對材料晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，Ni、Co摻雜的BaTiO3基陶瓷材料具有六方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，并有良好的NTC效應(yīng)。
　　 采用濕化學法制備了BaTi1-x-yNixCoyO3-δ(x=0.05、0.1、0.15、0.2、0.3，y=0、0.05、0.08、0.1)粉體

3、，用傳統(tǒng)陶瓷燒結(jié)工藝制得陶瓷樣品。陶瓷樣品的電阻率ρ均隨著溫度的升高而減小，呈現(xiàn)出明顯的NTC效應(yīng)，材料常數(shù)B值在2900～4700K范圍內(nèi)。當y=0、x=0.1時，樣品為h-BaTiO3結(jié)構(gòu);而x=0.2、0.3時，樣品為h-BaTiO3與單斜Ba2TiO4兩相共存。當x=0.1、y=0.08或0.1時，樣品的電性能比較穩(wěn)定，線性關(guān)系更明顯，Co含量的再增加，對陶瓷的電性能影響不大。
　　 通過交流阻抗分析研究了陶瓷樣品NTC

4、效應(yīng)中晶粒和晶界的不同貢獻。結(jié)果表明，在BaTi0.82Ni0.1Co0.08O3-δ陶瓷材料中，樣品的總電阻是由晶粒效應(yīng)和晶界效應(yīng)共同作用的結(jié)果。該類陶瓷材料的NTC效應(yīng)主要是電子在Co3+/Co2+離子對之間跳躍引起。
　　 研究了三種燒結(jié)助劑(Li-P-O、Li-Si-O和Li2CO3)對BaTi0.82Ni0.1 Co0.08O3-δ基陶瓷材料燒結(jié)性能及電性能的影響。結(jié)果表明，燒結(jié)助劑能有效降低陶瓷的燒結(jié)溫度，燒結(jié)溫度能

5、降低200～400℃;加入0.5 wt％的Li2CO3作為燒結(jié)助劑，能在較低溫度(1100℃)下燒結(jié)制得較為致密的陶瓷樣品，且不影響材料的電性能。
　　 研究了不同元素(Na、K、La、Bi、Ce、Y、Nb)摻雜對BaTi0.82Ni0.1 Co0.08O3-δ陶瓷電性能的影響。不同元素的摻雜均沒有改變材料的晶體結(jié)構(gòu)，樣品均能呈現(xiàn)出較明顯的NTC效應(yīng)。Na摻雜的樣品，燒結(jié)過后有明顯的收縮，樣品的致密度增大、氣孔率降低。Na的摻雜