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关于陶瓷电热材料研究说明(Ⅱ)

发布时间: 2017-05-31

今天磐岩(www.jspanyan.com)的小编继续给大家介绍陶瓷电热材料。.


陶瓷电热材料高温陶瓷电热材料碳化硅电热材料

纯净的碳化硅是电绝缘体(电阻率为1014Ω·m),但当含有杂质时,电阻率便会大幅度下降至零点几个欧姆·米,加上它有负的电阻温度系数,因此碳化硅是常用的发热元件,尤其广泛应用于陶瓷、玻璃、耐火材料等高温工业领域。

碳化硅陶瓷导电的原因比较复杂,但在其中添加少量的掺杂物便会对其电学性能产生很大的影响。目前所知,陶瓷材料在导电同时存在着电子式载流子和离子式载流子。一般情况下,电子式的电导十分微弱,可以忽略不计,而主要的导电形式是离子式电导,主要的载流子是那些体积小的阳离子、阳离子缺位和阴离子缺位。然而当材料中含有变价离子在温度、气氛影响下合成非化学计量化合物或由于引进不等价杂质,就会使材料产生大量自由电子或电子空穴造成显著的电子式电导。于是,广大的科研工作者对碳化硅做了大量的元素掺杂试验,其中包括铁系元素、铝系元素、稀土元素、高价金属离子等,并找到了许多对碳化硅发热材料的导电性能起积极作用的掺杂元素。

以孙国梁等人研究的铁系元素掺杂为例:随着铁单质、氧化铁加入量的增加,碳化硅材料的电阻率大幅降低。当铁系元素与碳化硅的晶格间隙或占据晶体结构中正常结点的位置,破坏碳化硅晶体中质点排列的有序性,引起晶体内周期热场的畸变,产生缺陷,形成杂质离子电导。

 

 

 

由于sic是共价键很强的化合物,其晶界能和表面能之比很高,不易获得足够的能量形成晶界,烧结时扩散速率很低,颗粒表面氧化膜阻碍扩散进行。碳化硅的烧结一直是人们关注的焦点,国内外的众多学者在碳化硅的烧结工艺、烧结助剂等方面做了许多努力,并取得了一定的成果,但仍然需要改进。杂质的掺杂可以改变碳化硅材料的电性能,寻求更能满足我们要求的掺杂物也是碳化硅电热材料研究的重点。碳化硅材料在1350℃以上高温氧化气氛中使用易造成碳化硅元件因强烈氧化而烧损,制约了其在更高温度领域的广泛应用,改善碳化硅材料的抗热震性能是碳化硅电热材料研究的难点。



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