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ZnO压敏陶瓷烧结工艺优化

张大卫 , 施利毅 , 徐东 , 吴振红

材料导报

首次采用正交试验法研究了烧结工艺中工艺参数对ZnO压敏陶瓷性能的影响.经试验研究,最终确定出了烧结工艺中的主要工艺参数,即烧结温度、保温时间、升温速率、烧结方式的最佳配比,为工业生产ZnO压敏陶瓷提供了理论与试验上的技术依据.

关键词: 正交试验法 , ZnO压敏陶瓷 , 性能 , 烧结

Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的晶粒生长研究

章天金 , 周东祥 , 姜胜林

功能材料

研究了Al2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶粒生长规律的影响,应用晶粒生长动力学方程确定了晶粒生长的动力学指数和激活能.实验结果表明,对于Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷,其晶粒生长的动力学指数n等于4,激活能Q等于(400±26)kJ/mol.Al2O3掺杂ZnO压敏瓷的晶粒生长机理是ZnAl2O3尖晶石颗粒在ZnO压敏瓷晶粒边界钉扎过程中Al3+和O2-通过ZnAl2O4尖晶石的扩散.

关键词: 掺杂 , ZnO压敏陶瓷 , 晶粒生长 , 激活能

烧结工艺对ZnO压敏陶瓷微观结构与电学性能影响

于晓华 , 荣菊 , 詹肇麟 , 王远

材料热处理学报

以ZnO粉末为主要原料,添加TiO2、Bi2O3、MnO2、Co2 O3、Sb2O3为组元,在不同烧结温度(1100 ~ 1250℃)与保温时间(1.0~2.5 h)下制备ZnO压敏陶瓷.采用SEM观察陶瓷形貌,利用压敏电阻直流参数仪测试陶瓷的电学性能,研究烧结温度与保温时间对陶瓷结构和性能的影响.结果表明,随烧结温度升高,压敏电压、漏电流逐渐降低,而非线性系数先减小后增加.制备ZnO压敏陶瓷的适宜烧结温度与保温时间分别为1250℃、1h,压敏电压为17.0 V/mm、漏电流为0.014 mA、非线性系数为14.2,陶瓷内部晶粒可长大至128.7 μm.

关键词: ZnO压敏陶瓷 , 烧结温度 , 保温时间 , 电学性能 , 微观结构

掺杂TiO2对ZnO压敏陶瓷电学性能的影响

于晓华 , 荣菊 , 詹肇麟 , 王远

材料热处理学报

以ZnO粉末为主要原料,以TiO2、Bi2O3、MnO2、Co2O3、Sb2O3为组元,在常规电子陶瓷生产工艺下制备低压化ZnO压敏陶瓷.将掺杂TiO2的陶瓷片与未掺杂TiO2的陶瓷片进行对比分析,确定最佳掺杂量.采用能谱仪分析瓷片的微区成分,采用SEM观察瓷片断口形貌,利用压敏电阻直流参数仪测量瓷片的电学性能.研究结果表明,瓷片内部主要存在富Bi晶界、Bi贫化晶界和晶粒直接接触晶界;TiO2对ZnO晶粒有助长作用,不掺杂纳米TiO2陶瓷是11.4 μm,掺杂纳米TiO2高达30.5 μm;当TiO2掺杂量为1.5% mol时瓷片电学性能较优,即压敏电压为31.2 V/mm、漏电流为0.028 mA及为非线性系数为20.1.

关键词: ZnO压敏陶瓷 , TiO2掺杂 , 压敏电压 , 非线性系数 , 漏电流

燃烧法制备ZnO纳米粉体及Pr系ZnO压敏陶瓷

王茂华 , 王秋丽 , 沙燕红

材料科学与工程学报

以Zn(NO32)和NH2CONH2为原料,通过燃烧法合成纳米ZnO粉体。用X射线衍射、扫描电镜、比表面积分析手段对所制备粉体的性能进行了表征。结果表明,制备的纳米氧化锌为纯相六角纤锌矿结构。在三种反应模式中,当φ=0.85(贫燃比,SCS)时,晶粒尺寸为41.5nm,其比表面积为0.849m2/g;当φ=1.67(化学计量比,VCS)时,晶粒尺寸为36.6nm,其比表面积为0.516m2/g;当φ=2.8(富燃比,SHS)时,晶粒尺寸为30.5nm,其比表面积为4.068m2/g。燃烧法制备的Pr系ZnO压敏陶瓷在1250℃烧结2h后,其电性能优异,晶粒尺寸约为3.5μm,压敏电压(VlmA)为5470V/cm,非线性系数(α)为27.84,漏电流(IL)为11.5μA。

关键词: 燃烧合成 , 纳米粉体 , ZnO压敏陶瓷 , 微观结构

低温烧结ZnO-玻璃系压敏陶瓷的研究

雷鸣 , 成鹏飞 , 李盛涛

功能材料

研究了不同硼硅玻璃配方及相关工艺对低温烧结(1000和1050℃下烧结)ZnO玻璃系压敏陶瓷致密化过程和电气性能的影响.发现含较多PbO和少量ZnO的G1玻璃具有较合适的软化点温度和较好的晶粒润湿性,对应试样的电气性能最好:坯体初始密度、保温时间、降温速率和烧结气氛都显著影响着试样的烧结性能和电气性能.

关键词: ZnO压敏陶瓷 , 硼硅玻璃 , 致密化 , 电气性能

掺杂稀土氧化物的ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷中的"软心"

成鹏飞 , 李盛涛

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2006.04.011

研究了掺杂Ce2O3和Gd2O3对ZnO-Bi2O3系压敏陶瓷电气性能的影响,发现大尺寸试样的内层电位梯度明显低于表层,即表现出"软心"特征."软心"导致试样平均电位梯度随着试样几何尺寸的增大而下降.沿轴向晶粒尺寸没有明显的差异.根据沿轴向截取的等厚薄片的电流与温度的关系,发现表层的晶界势垒高度比内层的高.这种晶界势垒高度的非均匀分布可能与添加稀土氧化物后造成的氧元素分布不均匀有关.

关键词: 无机非金属材料 , ZnO压敏陶瓷 , 势垒高度 , 软心

稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻性能的影响

刘桂香 , 徐光亮 , 罗庆平 , 查忠勇 , 马寒冰

复合材料学报

采用低温固相化学反应法制备了Pr2O3掺杂的ZnO纳米复合粉体,并用此粉体在不同烧结温度下制备了高压ZnO压敏电阻.采用X射线衍射、比表面测试、透射电镜、扫描电镜等手段对制备的ZnO纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻进行了表征,并与未掺杂ZnO压敏电阻进行了对比研究,探讨了稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻电性能的影响机制.结果表明:较低的烧结温度(1030~1130℃)时,掺杂的稀土氧化物Pr2O3偏析于ZnO晶界中,有活化晶界、促使晶粒生长的作用;同时,Pr2O3掺杂导致1080℃烧结的ZnO压敏陶瓷体中晶体相互交织形成晶界织构,比未掺杂的更均匀和致密,这有助于高压ZnO压敏电阻晶界性能的改善,从而提高其综合电性能.当烧结温度为1080℃时,Pr2O3掺杂的高压ZnO压敏电阻的综合电性能最佳:电位梯度为864.39 V/mm,非线性系数为28.75,漏电流为35 μA.

关键词: 掺杂 , Pr2O3 , ZnO压敏陶瓷 , 电性能 , 纳米复合粉体

复合添加剂的共沉淀法制备及ZnO压敏陶瓷研究

陈培荣 , 季幼章 , 杨晴

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.12105

采用共沉淀法合成的复合添加剂粉体制备ZnO压敏陶瓷,用TG-DTA热分析沉淀物前驱体,通过XRD、SEM、EDS和DLS表征复合粉体的物相、形貌、组成元素、粒度及其分布,测试压敏陶瓷性能、并观察其结构.结果表明,550℃煅烧前驱体生成各添加剂氧化物的混合物;650℃煅烧1h形成组成为(Bi1.14Co0.26Mn0.29)(Sb1.14Cr0.57Ni0.29)O6.25焦绿石型复合添加剂粉体,复合粉体平均粒径为0.26 μm;复合粉体制备的ZnO压敏陶瓷的电位梯度为330 V/mm、非线性系数为47、漏电流为5 μA/cm2,电性能参数分别优于固相法混合添加剂粉体制备的压敏陶瓷,这归因于复合粉体制备的压敏陶瓷具有更均匀的显微结构.

关键词: ZnO压敏陶瓷 , 焦绿石 , 复合粉体 , 添加剂 , 共沉淀

Mn离子的价态变化与ZnO压敏陶瓷的 V-I非线性

徐国跃 , 谢国治 , 陶杰 , 马立新

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2000.02.017

制备了含Mn和不含Mn的ZnO压敏陶瓷样品,其V-I非线性α系数分别为52.30及10.40.采用电子自旋共振谱(ESR)研究了含Mn的样品中MnO2的作用,结果表明,Mn离子是一种受主杂质,其价态由烧结前的Mn4+变为烧结后的Mn2+.Mn离子价态变化发生在烧结过程中950℃这一特定温度.差热分析(DTA)结果也显示,MnO2在951℃存在一相变吸收峰.样品的Mn2+特征ESR信号愈强,则α值愈高.

关键词: ZnO压敏陶瓷 , V-I非线性 , Mn离子的价态

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