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《华中科技大学》 2005年
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金属氧化物陶瓷/银复合材料的电学性能研究

张锋  
【摘要】:本文通过传统的陶瓷工艺在较低的温度(1000oC)下制备了四种不同体系的以ZnO陶瓷为基体的ZnO陶瓷/Ag复合材料。主要考察和讨论了四种复合材料的电学性能及相关问题。样品密度和线性收缩率测试结果表明:Ag2O有利于复合材料的烧结,提高复合材料的致密度。微结构和能谱分析表明,与Ag混合烧结的复合材料中的大尺寸银粒子中及其附近存在气孔和缝隙;而与Ag2O混合烧结的复合材料的结构非常致密,极小颗粒的银粒子沉积在陶瓷的晶粒间界处。这些事实说明,与Ag相比,Ag2O有利于复合材料的烧结。成分分析表明,不管是与Ag混合烧结的复合材料还是与Ag2O混合烧结的复合材料中,除了ZnO陶瓷相(ZnO主晶相、尖晶石相、富铋相等)和银晶相之外,没有发现银的化合相存在,这与四种复合材料的电导率都随着银含量的增加而逐渐增加的事实是相符的。I-V测试表明,四种复合材料的电阻率均在银的含量为25%~35%时出现突变,有介电型变为导电型;在银的含量介于14%~25%时,四种复合材料在300V左右均表现出非线性系数和非线性电压不同的I-V非线性,更让人感兴趣的是,随着银的含量的增加,复合材料的I-V非线性电压逐渐降低,这使得我们仅仅通过控制银在ZnO陶瓷中的含量来制备具有不同非线性电压的ZnO压敏陶瓷成为可能。三种不同的掺杂ZnO粉与银(Ag、Ag2O)混合烧结的复合材料的介电测试表明,与同条件下制备的ZnO陶瓷相比,金属银的添加有利于改善ZnO陶瓷的介电行为,尤其是在银的含量处于一定数值范围(~20%-30%)时,复合材料的介电常数会出现激增的现象,而相应的介电损耗因子变化却很小,基本保持在同一水准,这使得复合材料在电容-压敏元件方面有一定应用潜力。当然不同的制备条件(如烧结时间)和不同的工作环境(如环境温度)对复合材料的上述电学性能也有着极大的影响,在本文也给了相应的简单研究。同时本文另一个重要的工作是,通过粉末冶金法制备了银基AgZnO/AgZnO-CdO/AgCdO叠层材料和AgSnO2梯度触头材料,这种设计方法从功能梯度的角度出发,更准确地考虑到了电接触材料的实际工作情况。作为一种全新的电接触材料的设计方法,我们初步考察了两种复合材料的电导率、热导率及电侵蚀前后接触表面的形貌和元素成分分布情况。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB333

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