稀土改性導(dǎo)電陶瓷材料

前言

　　中國是一個稀土資源大國，稀土材料的研究和開發(fā)具有重要的意義，稀土在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。陶瓷材料一般是良好的絕緣體，但經(jīng)稀土改性后，能夠呈現(xiàn)出半導(dǎo)性甚至導(dǎo)電性。導(dǎo)電陶瓷材料既具有金屬態(tài)導(dǎo)電性，同時又具有陶瓷的結(jié)構(gòu)特性、機(jī)械特性和獨(dú)有的物理化學(xué)性質(zhì)，如抗氧化、抗腐蝕、抗輻射、耐高溫和長壽命等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景?！　”緯宰髡叱袚?dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的科研工作為基礎(chǔ)，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)介紹稀土改性導(dǎo)電陶瓷材料的制備方法、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及稀土改性對陶瓷材料組成、結(jié)構(gòu)、性能的影響及其應(yīng)用前景，重點(diǎn)介紹鈦酸鹽導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo)電陶瓷粉以及以陶瓷粉為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電涂料和導(dǎo)電膠的制備方法、結(jié)構(gòu)與性能。全書共8章，主要內(nèi)容有：稀土相關(guān)知識，稀土陶瓷的制備與研究現(xiàn)狀，稀土改性鈦酸鋇陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性鋯鈦酸鋇陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性鈦酸鉛陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性導(dǎo)電陶瓷粉，摻合型導(dǎo)電涂料的制備和稀土改性陶瓷粉導(dǎo)電膠的制備。　　本書在編著過程中，為了保證該領(lǐng)域知識的一定的系統(tǒng)性，并關(guān)注該領(lǐng)域的最新研究動向而引用了相關(guān)文獻(xiàn)，在此對本書所引用文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝。同時，也對參與研究工作的研究生表示感謝。在本課題組工作過的研究生有：王威力，黃金祥，左海英，穆松林，楊雪梅，邢曉旭，史瑞欣，叢華，范香容，他們?yōu)楸緯耐瓿蛇M(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，對本書的貢獻(xiàn)至關(guān)重要。米南，徐晶晶對本書進(jìn)行了部分校對工作，在此一并表示感謝！　　還要特別感謝恩師韋永德教授，本書的重要成果都是在韋永德教授的學(xué)術(shù)思想指導(dǎo)下取得的，其中稀土氣相擴(kuò)滲方法就是韋永德教授提出并引入陶瓷領(lǐng)域的。借本書出版之際對恩師韋永德教授致以最崇高的敬意和最誠摯的感謝！　　本書工作是在國家自然科學(xué)基金委的資助下完成的，在此謹(jǐn)致衷心的感謝。

內(nèi)容概要

本書共分8章，主要內(nèi)容有：稀土相關(guān)知識，稀土陶瓷的制備與研究現(xiàn)狀，稀土改性鈦酸鋇陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性鋯鈦酸鋇陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性鈦酸鉛陶瓷的制備與電性能研究，稀土改性導(dǎo)電陶瓷粉，摻合型導(dǎo)電涂料的制備和稀土改性陶瓷粉導(dǎo)電膠的制備。    本書可供從事稀土材料、陶瓷材料和電子材料的科研和生產(chǎn)的科技人員以及各高等院校應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)、復(fù)合材料等專業(yè)的師生，尤其是廣大的研究生使用。

書籍目錄

第1章　稀土相關(guān)知識　1.1　稀土元素簡介　1.2　稀土資源　　1.2.1　稀土賦存狀態(tài)　　1.2.2　世界稀土資源　1.3  稀土元素的主要物理化學(xué)性質(zhì)　1.4　稀土應(yīng)用　　1.4.1　稀土新材料及其在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用  　　1.4.2　稀土在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用　　1.4.3　稀土在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用　　1.4.4　稀土在飼料添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用　　1.4.5　稀土鉻酵母的制備與應(yīng)用第2章　稀土陶瓷的制備與研究現(xiàn)狀　2.1  半導(dǎo)性陶瓷與導(dǎo)電陶瓷的研究現(xiàn)狀　　2.1.1　鈦酸鹽陶瓷的半導(dǎo)化機(jī)理　　2.1.2　半導(dǎo)性鈦酸鹽陶瓷的晶界效應(yīng)　　2.1.3　晶界層電容器陶瓷材料　　2.1.4　BarriO3的低阻化研究　　2.1.5　導(dǎo)電陶瓷的研究開發(fā)  2.2　PTC理論進(jìn)展　　2.2.1　海旺模型　　2.2.2　丹尼爾斯模型　　2.2.3　界面析出模型  2.3　陶瓷基trrC材料　　2.3.1　PTC材料的種類　　2.3.2　BaTiO3基PTC陶瓷的研究進(jìn)展　　2.3.3　影響PTC性能的主要因素　　2.3.4　BaTiO3基陶瓷的介電性能　2.4  稀土改性陶瓷的制備方法及其對結(jié)構(gòu)與性能的影響　　2.4.1　陶瓷材料的制備方法　　2.4.2　BaTiO3陶瓷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　　2.4.3　陶瓷材料的制備方法與結(jié)構(gòu)及性能的關(guān)系　　2.4.4　稀土的氣相化學(xué)熱擴(kuò)滲方法及其應(yīng)用　　2.4.5　溶膠凝膠法制備Nd2O3改性鈦酸鋇陶瓷的工藝研究　2.5  稀土改性鈦酸鹽陶瓷材料的應(yīng)用前景第3章　稀土改性BaTiO3陶瓷的制備與電性能研究　3.1  BarriO3陶瓷的稀土摻雜改性研究　　3.1.1　Nd摻雜BaTiO3陶瓷的電性能　　3.1.2　Sm摻雜BaTiO3陶瓷的電性能　　3.1.3　Gd摻雜BaTiO3陶瓷的電性能　　3.1.4　Dy摻雜BaTiO3陶瓷的電性能　　3.1.5　Er摻雜BaTiO3陶瓷的電性能　3.2　BaTiO3陶瓷的氣相擴(kuò)滲及其電性能　　3.2.1　BaTiO3陶瓷的氣相Nd擴(kuò)滲及其電性能　　3.2.2　BaTiO3陶瓷的氣相Sm擴(kuò)滲及其電性能　　3.2.3　BaTiO3陶瓷的氣相Gd擴(kuò)滲及其電性能　　3.2.4　BaTiO3陶瓷的氣相混合稀土擴(kuò)滲及其電性能　　3.2.5　稀土擴(kuò)滲BaTiO3陶瓷的XRD分析　　3.2.6　稀土擴(kuò)滲BaTiO3陶瓷的電子探針x射線能譜分析　　3.2.7　稀土擴(kuò)滲BaTiO3陶瓷的SEN分析　　3.2.8　稀土擴(kuò)滲BaTiO3陶瓷的XPS分析　　3.2.9　稀土擴(kuò)滲BaTiO3陶瓷的熱穩(wěn)定性分析　　3.2.10　稀土氣相擴(kuò)滲產(chǎn)生NTC效應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)模型初探　3.3　液-氣Pr-Mn共摻BaTiO3陶瓷的制備及其PTC特性　　3.3.1　Pr-Mn共摻BaTiO3陶瓷的制備及其電性能　……第4章　稀土改性鋯鈦酸鋇陶瓷的制備與電性能研究第5章　稀土改性TbTiO3陶瓷的制備與電性能研究第6章　稀土改性導(dǎo)電陶瓷粉第7章　摻合型導(dǎo)電涂料的制備第8章　稀土改性陶瓷粉導(dǎo)電膠的制備參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　也可以與異類原子相互作用，提高滲入活性原子在氣氛中的濃度，加速其它滲入原子的擴(kuò)滲速率，起到滲催作用。通過稀土元素對鋼表面的氣相擴(kuò)滲，可有效地提高鋼件材料的高溫抗氧化性、耐腐蝕性、耐磨性和硬度等諸多性能?！　≡谙⊥翆饘偌昂辖饠U(kuò)滲的研究基礎(chǔ)上，稀土擴(kuò)滲在雜多配合物、石墨層間化合物等領(lǐng)域也已取得了卓有成效的研究成果。　?。?）稀土多元滲對鋼表面硬度及耐腐蝕性能的影響。鋯突出的耐蝕性能能夠解決金屬表面滲層的耐蝕性、高溫抗氧化性、耐磨性及脆性等問題。傳統(tǒng)工藝的共滲溫度較高，在900~C以上，而且共滲時間較長，使金屬表面滲鋯的應(yīng)用范圍受到了限制。而稀土多元滲的方法利用稀土的活化催滲作用，使鋯的滲入過程在較低的溫度和較短的時間內(nèi)進(jìn)行成為可能。對滲層進(jìn)行的化學(xué)成分分析及物相分析表明：鋯滲入金屬表層并形成了（Fe、zr）3C、FeZr2、La2O3，等新相，強(qiáng)化了鋼的表面，使?jié)B層顯微硬度和洛氏硬度得到明顯提高，洛氏硬度HRC值達(dá)到67。同時滲層的耐腐蝕性能也得到提高。　?。?）稀土多元滲對合金抗點(diǎn)蝕能力的影響。稀土鋁合金以其優(yōu)良的力學(xué)性能、抗高溫氧化和耐腐蝕性能得到廣泛應(yīng)用。稀土多元滲的方法通過固一氣界面反應(yīng)，將稀土及碳、氮等原子滲入鋁合金表層。通過動電位掃描法發(fā)現(xiàn)稀土表面多元共滲提高了硬鋁的穿破電位，同時出現(xiàn)保護(hù)電位，使硬鋁合金的抗點(diǎn)腐蝕和均勻腐蝕能力顯著提高?！　。?）稀土氣相擴(kuò)滲對摩阻材料摩擦磨損性能的影響。摩擦材料剎車片廣泛應(yīng)用于各種交通運(yùn)輸工具中。它不但應(yīng)具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較低磨損率，而且在工作時還要承受反復(fù)變化的機(jī)械應(yīng)力場與熱應(yīng)力場。同時也要在一定的環(huán)境中工作。它既是保安件，又是易損件。雖然在汽車中用量不大，但在汽車用材中占有特殊的地位。所以提高它的性能至關(guān)重要。金屬摩擦材料中起骨架作用的材料主要是低碳鋼纖維。用經(jīng)過稀土多元滲處理后的鋼纖維制備的摩阻材料表面耐蝕性有顯著提高，表面腐蝕速率大大下降。具體表現(xiàn)為腐蝕電位正移，腐蝕速率下降，腐蝕級別降低。且抗沖擊韌性明顯提高，沖擊強(qiáng)度明顯增大，從而使摩阻材料在使用過程中更加安全可靠。　?。?）稀土氣相擴(kuò)滲對雜多配合物合成和電性能的影響。雜多化合物型導(dǎo)電材料屬于水合物型質(zhì)子導(dǎo)體，這類固體電解質(zhì)的特點(diǎn)是室溫電導(dǎo)率高、活化能低，因而具有較大的潛在應(yīng)用前景。雜多化合物可以含有數(shù)目眾多的結(jié)晶水，這些結(jié)晶水對導(dǎo)電性的貢獻(xiàn)很大。但雜多化合物在稍高溫度下（低于100％），大部分結(jié)晶水將要失去，這嚴(yán)重影響了雜多化合物在導(dǎo)電功能材料領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。曾有文獻(xiàn)報道通過液相合成方法來改變中心原子、取代原子的種類，以期獲得更多的結(jié)構(gòu)水，從而實(shí)現(xiàn)化合物在更高的溫度下能保持良好的導(dǎo)電性的目的，并取得了一定的成果，使熱穩(wěn)定溫度提高了約60％，缺點(diǎn)是室溫電導(dǎo)率較低。

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