Mn摻雜對(duì)ZnPrO基壓敏陶瓷的影響.pdf

1、由于ZnO-Pr6O11（ZnPrO）系壓敏陶瓷具有非線(xiàn)性系數(shù)高、能量吸收能力強(qiáng)和穩(wěn)定性?xún)?yōu)異等特點(diǎn)，近幾年受到了廣泛的重視。由于ZnO壓敏陶瓷要獲得非線(xiàn)性電學(xué)特性必須在有摻雜的情況下才可以實(shí)現(xiàn)，因而闡明各種摻雜元素的影響機(jī)理是ZnO基壓敏陶瓷研究與開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。Mn摻雜在商業(yè)ZnO壓敏陶瓷(ZnBiO)應(yīng)用很廣，但其在ZnPrO基壓敏陶瓷中的影響機(jī)理尚未完全被揭示。為此，本論文以傳統(tǒng)氧化物陶瓷制備工藝分別制備MnO2和MnCO3摻雜的Zn

2、PrO基壓敏陶瓷。通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行視在體積密度、XRD、SEM、EDS以及I-V測(cè)試，分析了不同Mn摻雜量及摻雜形式對(duì)樣品密度、物相組成、顯微組織形貌、第二相組成元素及電學(xué)特性的影響。最后，采用唯象晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方法研究了控制兩種Mn摻雜ZnPrO基壓敏陶瓷在燒結(jié)過(guò)程中晶粒生長(zhǎng)的機(jī)理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論：
　　在所研究的燒結(jié)溫度（1250-1400℃），摻雜量（0-1mol％）范圍內(nèi)，MnO2和MnCO3的引入總體上會(huì)降低所

3、制備陶瓷的密度其中，MnCO3的效果更顯著。以1350℃，1小時(shí)燒結(jié)樣品為例，摻雜量由0mol%提高到1mol%時(shí)，MnO2摻雜樣品的相對(duì)密度由99%降低至87%；MnCO3摻雜樣品則一直降低到79%。
　　Mn對(duì)ZnPrO基壓敏陶瓷的主晶相ZnO并無(wú)影響。隨著Mn的引入，第二相由Pr6O11轉(zhuǎn)變?yōu)镻r6O11、PrMnO3。
　　MnO2和MnCO3的引入總體上會(huì)減小陶瓷中ZnO晶粒的直徑。而MnCO3的作用要強(qiáng)于MnO2

4、。在1350℃燒結(jié)一小時(shí)的樣品中，當(dāng)摻雜量從0mol%升至1mol%時(shí)，MnO2摻雜的樣品ZnO平均晶粒直徑由16.4μm降低至8μm；而MnCO3摻雜的樣品則最終降至6.2μm。造成上述不同的原因在于MnCO3摻雜的樣品的顆粒相分布更為彌散。
　　Mn（MnO2、MnCO3）摻雜量在0.5mol%，以最優(yōu)工藝，即1350℃燒結(jié)1小時(shí)Mn（MnO2、MnCO3）摻雜對(duì)非線(xiàn)性特性的優(yōu)化作用最為明顯。其中，MnCO3摻雜的樣品非線(xiàn)性系

5、數(shù)和壓敏電壓由0mol%時(shí)的20、2569V/cm增長(zhǎng)至100、2951V/cm；MnO2摻雜的樣品則從17.4、1241V/cm增長(zhǎng)至54、1275V/cm。所以MnCO3摻雜ZnPrO基壓敏陶瓷更適合應(yīng)用在高壓領(lǐng)域。
　　MnO2和MnCO3摻雜的ZnPrO基壓敏陶瓷在1350℃燒結(jié)晶粒生長(zhǎng)指數(shù)分別為2.7和3；晶粒生長(zhǎng)激活能分別為270KJ/mol和290KJ/mol。MnO2和MnCO3摻雜ZnPrO基壓敏陶瓷在1350℃