题名MgAl2O4/LaCrO3 双层结构的高温NTC 陶瓷特性研究
作者印杏莲
答辩日期2018-05-24
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师赵青
关键词高温ntc 热敏电阻 烧结致密性 Mgal2o4 / Lacro3 双层热敏陶 瓷 烧结方式 高温电性能 老化稳定性
学位名称硕士
学位专业材料工程
英文摘要

高温(300 oC以上)NTC热敏电阻广泛应用于高温下的温度控制、温度测量与温度补偿。而常温NTC热敏电阻材料在高温下无法稳定工作,因此,如何获得在高温下稳定工作的NTC热敏电阻材料或结构成为高温NTC热敏电阻领域中亟待解决的问题。MgAl2O4的室温电阻率大,适合高温应用,但其结构在高温下易发生阳离子重排,导致其高温下的电性能不稳定。而LaCrO3的高温下的稳定性好,但其电阻率小,无法直接用于高温NTC热敏电阻的应用。本文通过分析高温NTC热敏电阻的发展历史;研究LaCrO3在空气中的烧结性能;研究常规烧结与真空烧结对MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷材料的阻温特性、微观形貌的影响;研究不同摩尔比、不同烧结方式对MgAl2O4 / LaCrO3双层结构热敏电阻陶瓷微观形貌(SEM)、阻温特性和老化稳定性的影响。主要研究结果如下:(1)通过研究改变烧结时的埋烧物(none, Al2O3 , La2O3 , Cr2O3 , LaCrO3)对LaCrO3在空气中的烧结性能的影响。发现:通过埋烧 La2O3,LaCrO3的烧结性能得到极大地提高(线性收缩率为12.5%,相对密度为86.90%)。EDS分析结果显示:在空气中烧结的LaCrO3陶瓷样品的Cr原子百分比均低于La原子百分比,表明LaCrO3在空气中烧结时存在Cr元素的挥发。而使用 La2O3埋烧的LaCrO3的陶瓷样品的Cr原子百分比最高,与致密性最好相符,说明Cr元素的挥发确实影响着LaCrO3的烧结致密性。(2)通过研究常规烧结与真空烧结对MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷材料的阻温特性、微观形貌的影响。发现,摩尔比为3-7、4-6、5-5和6-4的真空烧结的MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷材料的电阻率范围为148—387665 Ω·cm、B100/1000的范围为1666—3400 K;而相同摩尔比的常规烧结制备的MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷材料的电阻率范围为63—122047 Ω·cm,B100/1000的范围为238—2978 K。对于相同摩尔比的MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷材料,真空烧结样品比常规烧结样品的晶粒尺寸更小,电阻率、B值更大。且发现MgAl2O4-LaCrO3复合陶瓷样品的电阻率与EDS中的Cr原子百分比成正比。(3)通过研究不同摩尔比对MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的阻温特性和微观形貌的影响。发现,MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的电阻率、B值与双层之间的摩尔比有关,且摩尔比为4/6的MgAl2O4/LaCrO3双层热敏陶瓷在900、1000oC下的电阻值最低,与其两相之间元素扩散范围最广的现象相对应。(4)通过研究不同烧结方式对MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的阻温特性、微观形貌和老化稳定性的影响。发现,真空热压烧结的MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的电阻率最小,如1000 oC下真空热压烧结样品的电阻率为2.5×103 Ω·cm,而常规烧结、真空烧结样品1000 oC下的电阻率为4.1×106 Ω·cm、1×107 Ω·cm。真空热压烧结的MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的老化稳定性最好,如在800 oC下老化500 h后,真空热压烧结的MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的电阻漂移率为-7.01%,而常规烧结、真空烧结样品的电阻漂移率分别为-75.89%、-72.98%。真空热压烧结的MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷的B100/1000为1687 K。可以认为,真空热压烧结是制备MgAl2O4 / LaCrO3双层热敏陶瓷最好的烧结方式。

内容类型学位论文
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/5422]  
专题新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
印杏莲. MgAl2O4/LaCrO3 双层结构的高温NTC 陶瓷特性研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2018.
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