釔摻雜氧化鋅壓敏陶瓷性能研究
Study on properties yttrium-doped Zinc Oxide varistor ceramics

1.34萬字 34頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
ZnO壓敏陶瓷是以ZnO為主要成分，添加某種壓敏形成劑（如Bi2O3和Pr6O11）以及其他多種金屬氧化物，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的半導(dǎo)體陶瓷，在高壓輸變電線路、城市地鐵和電氣化鐵路接觸網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本論文采用傳統(tǒng)陶瓷制備工藝，根據(jù)相圖規(guī)則，分別設(shè)計(jì)、制備了稀土氧化物Sm2O3和Y2O3復(fù)合摻雜的ZnO壓敏陶瓷。系統(tǒng)研究不同摻雜元素及其摻雜水平對(duì)ZnO基壓敏電阻材料微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。
本實(shí)驗(yàn)采用高能行星式球磨機(jī)，按配方(95.70-x)%ZnO+0.5%Bi2O3+1%Sb2O3+1% MnO2+0.5%Cr2O3+0.5%CoO+0.3%Sm2O3+x%Y2O3混合粉末進(jìn)行球磨制備Sm2O3和Y2O3復(fù)合摻雜的ZnO壓敏陶瓷。過掃描電鏡和X射線衍射對(duì)其顯微組織和相成分進(jìn)行了分析，探討了Sm2O3和Y2O3對(duì)氧化鋅壓敏瓷電性能和顯微組織影響機(jī)理。結(jié)果表明：
⑴在未摻雜Y2O3或者摻雜量較?。?.1mol%）時(shí)，Sm2O3的摻雜與否，不會(huì)對(duì)ZnO壓敏陶瓷的電性能產(chǎn)生太大的影響。Y2O3摻雜量為0.3mol%時(shí)，壓敏電壓達(dá)到最大值1469V/mm、非線性系數(shù)最大值35.6、最小漏電流值0.02μA；所有樣品的介電常數(shù)單調(diào)遞減，其損耗在只摻雜Sm2O3而未摻雜Y2O3時(shí)最高。
⑵在Sm2O3摻雜量（0.3%）不變的情況下，ZnO壓敏陶瓷的密度隨著Y2O3摻雜量的增加，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)；所有樣品的致密度最后都出現(xiàn)減??；Y2O3的摩爾分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，燒結(jié)體的線收縮率最為明顯；未摻雜Y2O3的樣品出現(xiàn)最大損耗峰值，而Y2O3的摻雜量最大（0.3%）時(shí)，樣品的損耗峰值最小。
⑶在Sm2O3含量不變時(shí)，隨著Y2O3摻雜量的增多，燒結(jié)體內(nèi)的ZnO晶粒尺寸減小，晶間相的數(shù)量急劇增加；在Sm2O3和Y2O3復(fù)合摻雜下的ZnO-Bi2O3系壓敏陶瓷所形成的主晶相為ZnO，次晶相為Bi2O3、Zn7Sb2O12尖晶石和Bi3SbO7相。


關(guān)鍵詞：壓敏陶瓷；氧化鋅；氧化釔；電性能；顯微結(jié)構(gòu)