稀土氧化物摻雜ZnO壓敏瓷的性能與顯微結(jié)構(gòu).pdf

1、ZnO壓敏瓷是一種多晶電子陶瓷,它具有優(yōu)異的非線性Ⅰ-Ⅴ特性,因此被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)和電子行業(yè)以保護(hù)電子器件,電路電線等免受瞬態(tài)沖擊電壓的破壞。隨著特高壓輸電系統(tǒng)發(fā)展迅速,對(duì)輸電系統(tǒng)中所用金屬氧化物避雷器提出了更高的要求,要求其安全可靠、重量輕、體積小,因此需要開(kāi)發(fā)電學(xué)性能優(yōu)良的ZnO壓敏瓷。
　　 為了滿足ZnO壓敏瓷在特高壓領(lǐng)域應(yīng)用的要求,以獲得高性能的ZnO基壓敏瓷為目的。本論文選取Sc2O3、Yb2O3、Lu2O3和E

2、u2O3對(duì)ZnO-Bi2O3系壓敏瓷進(jìn)行摻雜,四種稀土氧化物的摻雜量均為0-0.4mol％,通過(guò)研究幾種稀土氧化物及其摻雜水平對(duì)壓敏瓷的電性能及顯微結(jié)構(gòu)的影響,找出其最佳配比,并研究稀土氧化物對(duì)壓敏瓷的影響機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn):
　　 (1)在ZnO壓敏瓷中摻雜稀土化合物Sc2O3,隨著Sc2O3摻雜量的增加,氧化鋅壓敏瓷的非線性系數(shù)大幅度提高,壓敏瓷的晶粒尺寸先增大后減少,而晶粒大小與壓敏瓷電位梯度有關(guān),晶粒越大,電位梯度越小,因此

3、其電位梯度變化為先減少后增加,漏電流隨摻雜量的增加而降低。結(jié)果表明,Sc2O3摻雜氧化鋅壓敏瓷1000℃燒結(jié)的性能較好；當(dāng)Sc2O3摻雜量摻雜濃度為0.3mol％時(shí)氧化鋅壓敏瓷的綜合電性能最好,其壓敏電位梯度為821V／mm,非線性系數(shù)為62,漏電流為0.16μA。
　　 (2)在ZnO壓敏瓷中摻雜Yb2O3,隨著摻雜量的增多,壓敏瓷的晶粒尺寸先增大后減少,因?yàn)榫ЯＴ酱?電位梯度越小,所以電位梯度變化呈先減少后增大的波浪式變化。

4、非線性系數(shù)先增大后減少,漏電流降低。900℃燒結(jié)Yb2O3摻雜量為0.4mol％時(shí)ZnO壓敏瓷的電性能最好。
　　 (3)在ZnO壓敏瓷中摻雜Lu2O3,隨著摻雜量的增加,壓敏瓷的晶粒尺寸先減少后增大再減少,與之相對(duì)應(yīng),電位梯度先增大后減少再增大,非線性系數(shù)先增大后減少,漏電流逐漸降低。950℃燒成Lu2O3摻雜量為0.3mol％時(shí),壓敏瓷的綜合性能最好。
　　 (4)在ZnO壓敏瓷中摻雜Eu2O3,隨著摻雜量的增多,壓

5、敏瓷的晶粒尺寸先減少后增大,與之對(duì)應(yīng)電位梯度變化規(guī)律為先增大后減少。非線性系數(shù)亦是先增大后減小,900℃燒結(jié)的壓敏瓷其漏電流隨Eu2O3摻雜量的增加而逐漸降低,而950℃,1000℃燒結(jié)時(shí)其漏電流隨Eu2O3摻雜量的增加而逐漸升高。950℃燒結(jié)的壓敏瓷的綜合性能最好。
　　 (5)隨著稀土氧化物摻雜量的增多,壓敏瓷中Bi2O3的量逐漸減少,這可能是由于稀土氧化物摻雜較多時(shí)會(huì)與Bi2O3形成固溶體,產(chǎn)生大量含有相應(yīng)稀土元素的富鉍相