Ca²⁺/Mg²⁺对（Y₂O₃+ZrO₂）-YCr_0.5Mn_0.5O₃ NTC陶瓷电学性能影响

摘要

本文通过在（54 mol%Y₂O₃+6 mol%ZrO₂）-40 mol%YCr_0.5Mn_0.5O₃中掺入4 mol%～8 mol%的Ca²⁺/Mg²⁺，经两步烧结制备负温度系数（Negative Temperature Coefficient, NTC）热敏陶瓷。所有掺杂样品均保持Y₂O₃与正交钙钛矿相YCr_0.5Mn_0.5O₃双相结构，Ca²⁺/Mg²⁺主要固溶于钙钛矿相，显微结构呈“海岛”状分布且致密性良好。电学性能方面，Ca²⁺能显著降低电阻率，当Ca²⁺掺杂量为8 mol%时，电阻率较未掺杂样品降低约82%。相比之下，Mg²⁺掺杂仅将电阻率降至5.14×10～4Ω·cm，且对应B值较高。XPS分析表明，掺杂Ca²⁺/Mg²⁺后，Mn⁴⁺/Cr⁴⁺比例上升，Ca²⁺会取代Y³⁺引发空穴补偿及小极化子跳跃增强，Mg²⁺会取代半径接近Cr³⁺/Mn³⁺，导致改性效果不佳。老化实验显示，Ca²⁺/Mg²⁺会增大电阻漂移率，但Zr⁴⁺的存在通过提升致密度和细化晶粒抑制空位迁移，使漂移率降低1%～2%。综上，结果表明：Ca²⁺可优化（Y₂O₃+ZrO₂）-YCr_0.5Mn_0.5O₃ NTC陶瓷的电阻率、B值及稳定性，具备实际应用潜力。

关键词

NTC热敏陶瓷 / YCr_0.5Mn_0.5O₃ / Ca²⁺/Mg²⁺掺杂 / 电阻率调控

基金资助

湖北省科技项目（2024JSXX3GC2C029）