ZrO2掺杂ZnO压敏瓷的性能及晶粒生长研究

摘要

本文以球磨法制备ZrO2掺杂ZnO压敏瓷,通过扫描电镜对其显微组织进行了分析,探讨了ZrO2掺杂对ZnO压敏瓷电性能的影响并且研究了晶粒的生长。研究结果表明,随着保温时间的延长,致密度和非线性系数均呈现出先增加后减小的趋势;而对ZnO压敏瓷的漏电流和电位梯度的影响则呈现出先减小后增加的波浪型变化。ZrO2掺杂ZnO压敏瓷的晶粒尺寸要比基础配方ZnO压敏瓷的晶粒尺寸要小,可能是因为Zr原子半径与Zn原子半径接近,ZrO2固溶在氧化锌晶粒中,抑制了氧化锌晶粒尺寸的增长。由计算可得ZrO2掺杂氧化锌压敏瓷的晶粒生长动力指数(n=5.0)比基础配方氧化锌压敏瓷的晶粒生长动力指数(n=3.9)大。球磨基础配方的ZnO-Bi2O3系压敏瓷的晶粒生长激活能(Q)较大,Q=231±27kJ/mol.这可能是ZrO2协同尖晶石钉扎在ZnO压敏瓷的晶粒边界,通过颗粒阻滞机理使ZnO压敏瓷的晶粒生长速度降低,从而使ZnO压敏瓷的晶粒生长激活能增大。