学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

稀土氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷微观结构和电学特性影响的研究

作　者: 花中秋
导　师: 王豫
学　校: 西南交通大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 压敏电阻三氧化钨陶瓷掺杂致密性压敏特性
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 55次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

论文总结了压敏电阻材料研究与发展现状,着重强调了低压压敏电阻材料研究和开发的重要意义。通过对比传统低压电阻材料,阐明了三氧化钨(WO3)陶瓷作为低压压敏材料的优势,分析了WO3压敏陶瓷研究和开发所存在的主要问题。文章以未掺杂烧结的WO3陶瓷为研究对象,分析了陶瓷压敏行为的物理机理,研究了过渡金属氧化物十一氧六镨(Pr6O11)和三氧化二铋(Bi2O3)掺杂对WO3陶瓷微观结构特征,烧结特性和电学行为的影响。通过研究未掺杂的WO3陶瓷样品微观结构及形貌特征和电学行为特性,表明,WO3陶瓷的压敏特性与传统的氧化锌(ZnO)和二氧化锡(SnO2)系压敏陶瓷有明显的不同,可能归结于不同的压敏行为机理；研究也显示,WO3陶瓷的压敏行为对不同的气氛非常的敏感。俄歇电子能谱(AES)分析表明,WO3陶瓷在冷却过程中晶粒表面吸附的氧组成了界面态,进一步在晶界形成势垒可能是WO3陶瓷压敏行为的起源。通过大离子半径和低熔点的过渡金属氧化物Pr6O11和Bi2O3掺杂,课题首次在常规烧结条件下制备出了高致密度的WO3陶瓷样品。对WO3陶瓷烧结行为的研究结果表明,由于WO3熔点低在烧结过程中易产生分压,从而阻止陶瓷的致密化,所以烧结性能差无法获得致密的陶瓷样品。而通过引入掺杂元素Pr和Bi后,由于离子半径较大熔点较低在晶界形成液相,促进了烧结过程中物质传输作用从而起到了助烧结剂的作用。热机械分析(TMA)分析显示,液相烧结和固相反应作用是陶瓷致密化的主要机理。因此液相烧结是提高WO3致密性能一个有效手段。在高致密度的WO3陶瓷的基础上,论文首次研究了致密化的WO3陶瓷的微观结构和电学行为特性。实验结果表明,Pr6O11和Bi2O3掺杂使陶瓷结构由疏松多孔结构变成致密化的结构,且掺杂明显地促进了陶瓷晶粒的生长,更高浓度的掺杂使陶瓷的相结构发生了变化。对陶瓷电学行为的研究表明,虽然Pr6O11和Bi2O3掺杂在很大程度上提高了陶瓷的致密性,但不能改善陶瓷的压敏性能。Pr6O11掺杂甚至使陶瓷的压敏特性随陶瓷致密度的提高而快速下降,直至消失为线性低阻值的欧姆电阻。而Bi2O3掺杂的WO3陶瓷低压特性显著,压敏系数略微下降但压敏电压值急剧减少,最低可达3V/mm。从论文的研究结果来看,为了进一步的提升WO3陶瓷的压敏特性使其实用化,除改善其致密性外,还需要添加其它合适的掺杂元素,以改善其压敏性能。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章引言  11-26
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 文献综述  12-20
    1.2.1 压敏陶瓷材料及其发展  12-14
    1.2.2 压敏电阻理论基础  14-19
    1.2.3 压敏电阻应用  19-20
  1.3 WO_3基本物理化学性质及其应用  20-23
    1.3.1 WO_3结构特征  20-21
    1.3.2 WO_3电学特性  21-22
    1.3.3 WO_3重要应用  22-23
  1.4 本课题相关内简介  23-25
    1.4.1 课题内容  23-24
    1.4.2 主要研究手段  24
    1.4.3 实验原料和主要仪器设备  24-25
  1.5 论文各部分内容  25-26
第2章 WO_3陶瓷压敏行为及其机理研究  26-37
  2.1 WO_3陶瓷压敏特性概述  26
  2.2 实验过程  26-34
    2.2.1 烧结工艺对WO_3陶瓷压敏行为的影响  28-29
    2.2.2 不同热处理工艺对WO_3陶瓷压敏行为的影响  29-34
  2.3 实验结果与结论  34-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章 Pr_6O_(11)掺杂对WO_3陶瓷微结构和电学行为的影响  37-46
  3.1 实验过程  37
  3.2 实验结果与讨论  37-44
    3.2.1 Pr_6O_(11)掺杂对陶瓷微观结构的影响  37-38
    3.2.2 Pr_6O_(11)掺杂对陶瓷烧结性能的影响  38-42
    3.2.3 Pr_6O_(11)掺杂对陶瓷电学特性的影响  42-44
  3.3 本章小结  44-46
第4章 Bi_2O_3掺杂对WO_3陶瓷微结构和电学行为的影响  46-55
  4.1 实验过程  46
  4.2 实验结果与讨论  46-54
    4.2.1 Bi_2O_3掺杂对陶瓷微观结构的影响  46-47
    4.2.2 Bi_2O_3掺杂对陶瓷烧结性能的影响  47-51
    4.2.3 Bi_2O_3掺杂对陶瓷电学性能的影响  51-54
  4.3 本章小结  54-55
结论  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  62

稀土氧化物掺杂对三氧化钨陶瓷微观结构和电学特性影响的研究

内容摘要

全文目录

相似论文