低膨脹導(dǎo)電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、本文研究了新的低膨脹導(dǎo)電氧化物陶瓷系統(tǒng)，涉及ZrO<,2>(TiO<,2>)-Ta<,2>O<,5>、Sb<,2>O<,3>(Ta<,2>O<,5>，Cr<,2>O<,3>)-SnO<,2>、R<,2>O<,3>-TiO<,2>-Cr<,2>O<,3>系統(tǒng)。用燒結(jié)法制備出多種類(lèi)型的低膨脹導(dǎo)電陶瓷。采用絕緣電阻儀、熱膨脹儀(TD)、X-射線(xiàn)衍射分析儀(XRD)、電子顯微鏡(SEM)等儀器對(duì)導(dǎo)電陶瓷的電導(dǎo)性、熱膨脹性和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；討

2、論了導(dǎo)電陶瓷的低膨脹機(jī)理和電導(dǎo)率與組成、結(jié)構(gòu)的依存關(guān)系。 1.在Ta<,2>O<,5>基導(dǎo)電陶瓷材料中，二元ZrO<,2>-Ta<,2>O<,5>陶瓷表現(xiàn)出在較大組成范圍有低熱膨脹性。在X(摻雜金屬原子摩爾百分比)等于13～66.6％的范圍，陶瓷的熱膨脹系數(shù)為0.82～6.22×10<'-6>K<'-1>，熱膨脹系數(shù)隨摻雜金屬原子百分比X的增加而增大；在X小于13％的范圍，表現(xiàn)出負(fù)膨脹；在X=2.0～10％之間，熱膨脹系數(shù)為-3

3、.231×10<'-6>K<'-1>～-4.730×10<'-7>K<'-1>。 Ga<,2>O<,3>-Ta<,2>O<,5>陶瓷在低摻雜量時(shí)出現(xiàn)負(fù)膨脹在X=4～10％時(shí)，熱膨脹系數(shù)為-1.43×10<'-7>K<'-1>～-2.41×10<'-6>K<'-1>。二元TiO<,2>-Ta<,2>O<,5>陶瓷在X=2～20％的范圍，膨脹系數(shù)都小于2.5×10<'-6>K<'-1>，隨著TiO<,2>的摻雜百分比的增加，先增加后

4、降低，趨于1.5×10<'-6>K<'-1>。 ZrO<,2>-Ta<,2>O<,5>陶瓷的電導(dǎo)率在低組分比的時(shí)候，隨著ZrO<,2>組分的增加，820℃的電導(dǎo)率逐漸升高，當(dāng)X=16％時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最大值0.385×10<'-3>～S/cm。當(dāng)X≥16％時(shí)，隨著摻雜比例的增加電導(dǎo)率逐漸降低，對(duì)應(yīng)高于200～820℃的電導(dǎo)活化能為0.90eV。 TiO<,2>-Ta<,2>O<,5>陶瓷隨著TiO<,2>的百分比的增加，8

5、20℃的電導(dǎo)率先升高后降低，在X=2.0～20％的范圍，電導(dǎo)率0.261～2.422×10<'-3>S/cm，當(dāng)X=4.2％時(shí)達(dá)到最大值，對(duì)應(yīng)高于200～820℃的電導(dǎo)活化能為0.77eV。 2.在SnO<,2>基導(dǎo)電陶瓷材料中，Sb<,2>O<,3>-SnO<,2>系統(tǒng)陶瓷在X=0.5～3％，820℃的電導(dǎo)率為0.25～3.013×10<'-3>S/cm，當(dāng)X=1.70％，電導(dǎo)率有最大值3.013×10<'-3>S/cm，對(duì)應(yīng)

6、于30～400℃的電導(dǎo)活化能為0.04eV，400～800℃的電導(dǎo)活化能為0.22eV：其膨脹系數(shù)在4.0～4.7×10<'-6>K<'-1>之間。 Ta<,2>O<,5>-SnO<,2>系統(tǒng)陶瓷在X=0.5～3％，820℃的電導(dǎo)率為0.44～9.42×10<'-3>S/cm，當(dāng)X=1.6％，電導(dǎo)率有最大值9.42×10<'-3>S/cm；其膨脹系數(shù)在2.81～4.42×10<'-6>K<'-1>之間。 Cr<,2>O<

7、,3>-SnO<,2>系統(tǒng)電導(dǎo)率隨X先升高后降低，在X=15～83％的范圍，820℃的電導(dǎo)率為0.22～3.37×10<'-3>S/cm，當(dāng)X=55.6％時(shí)，有最高值3.37×10<'-3>S/cm，隨著CnO<,3>量的增多電導(dǎo)率又呈下降趨勢(shì)，其電導(dǎo)活化能為0.99eV；其膨脹系數(shù)在4.5～6.7×10<'-6>K<'-1>范圍。 3.TiO<,2>-Cr<,2>O<,3>系統(tǒng)陶瓷的電導(dǎo)率很高，在X=5～95％的范圍，820℃

8、的電導(dǎo)率為1.1～62.7x10<'-3>S/cm，當(dāng)X=29.41％時(shí)，有最高值62.7x10<'-3>S/cm；其膨脹系數(shù)在5.8～8.5×10<'-6>K<'-1>范圍； 4.多組分系統(tǒng)導(dǎo)電陶瓷R<,2>O<,3>-TiO<,2>-Cr<,2>O<,3>系統(tǒng)中以Al<,2>O<,3>、Y<,2>O<,3>、La<,2>O<,3>替代Ti>O<,2>，替代量為20％，40％，60％和80％時(shí)，820℃的電導(dǎo)率為0.29～4.

9、75×10<'-3>S/cm，膨脹系數(shù)為5.78～7.35×10<'-6>K<'-1>。 Ta<,2>O<,5>-Sb<,2>O<,3>-SnO<,2>系統(tǒng)陶瓷以Ta<,2>O<,5>和5b<,2>O<,3>同比例摻雜SnO<,2>，摻雜量為0.5～2.5％，820℃的電導(dǎo)率為0.34～1.78×10<'-4>S/cm，膨脹系數(shù)為4.17～4.75×10<'-6>K<'-1>。Sb<,2>O<,3>/CuO-Cr<,2>O<,3