金屬Ni-陶瓷復合PTCR材料的研究.pdf

1、該文研究了金屬Ni/陶瓷復合PTCR材料的機理、數(shù)學模型和影響因素.根據數(shù)學模型,重點討論了工藝過程對復合材料性能的影響,分析了提高復合材料性能的有效途徑.并研究了一種能夠降低復合材料的室溫電阻率,提高其升阻比的玻璃添加劑.初步研究了一種NiO代替金屬Ni的新工藝.通過研究復合材料的電阻率和金屬的體積分數(shù)的關系,得到如下結論:金屬Ni和(Ba,Sr)TiO<,3>陶瓷的復合屬于兩相物質顆粒態(tài)的均勻混合,其電阻混合方式是混聯(lián)模式,符合GE

2、M方程,電阻率可通過下式近似的估算:σ<,composite>=(V<,metal>×σ<'m> <,metal>+(1-V<,metal>)×σ<'m> <,ceramics>)<'1/m>.通過該式可推導出復合材料升阻比的計算公式.復合材料的升阻比由陶瓷基質的電阻率和升阻比、金屬的體積分數(shù)和電阻率、結構因子決定.由該式可知,通過調節(jié)金屬的體積分數(shù)能夠實現(xiàn)復合材料的低阻化;復合材料的電阻率隨陶瓷基質電阻率的升高而變大,這是復合材料具有

3、PTC效應的主要原因.通過相關的計算可知:降低陶瓷基質的電阻率、提高陶瓷基質的升阻比,防止金屬的氧化、降低結構因子有利于獲得低室溫電阻率、大升阻比的PTC復合材料.工藝條件對復合材料性能的影響是復雜的.還原燒成過程中,陶瓷的室溫電阻率降低,PTC效應消失;燒成溫度越高,陶瓷顆粒之間的接觸電阻越小.氧化過程中,O2的擴散使陶瓷的電阻增加、PTC效應得到部分恢復,也使部分金屬Ni被氧化.該實驗工作條件下,燒成溫度提高、保溫時間適當延長復合材