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为了实现 BaTiO3基热敏陶瓷的无铅化,采用固相法制备居里点温度高于120℃的BaTiO3基无铅PTC热敏材料及BaTiO3基NTC热敏材料,借助差热-热重分析、SEM、X-射线衍射、DY-IIIB型多工位耐电压测试仪和ZWX-C型热敏电阻率测试系统等分析手段对BaTiO3和Sr2Bi2O5粉末的合成过程及Sr2Bi2O5掺杂、PTC热敏陶瓷的烧结工艺、稀土(La、Y)和锰对热敏材料组织与性能的影响进行了系统的研究。主要研究结果如下: 研究了 BaTiO3和 Sr2Bi2O5的制备工艺,确定出较佳的制备工艺参数及配比。结果表明,BaTiO3的适宜的预烧温度为1000~1050℃,Ba2+:Ti4+合适配比为1:1;Sr2Bi2O5适宜的合成温度为900℃,合适的配比:SrCO3:Bi2O3=2:1.035。 系统研究了xmol％Sr2Bi2O5对BaTiO3基热敏陶瓷(简写xSB-BTO)的性能的影响。结果表明,Sr2Bi2O5单独掺杂能够使BaTiO3基热敏陶瓷的居里点温度达到135℃左右,掺杂量为0.01≤x≤0.7时热敏陶瓷表现为PTC特性,室温电阻率随着掺杂量的增加先降后升,升阻比呈倒V字变化,耐电压呈U字型变化,掺杂量x分别为0.3,0.4时,热敏陶瓷的室温电阻率为50Ω·cm和31Ω·cm,耐电压分别为150V和134V,升阻比最大约为103。当10≤x≤70时,SB-BTO表现为NTC特性,NTC效应随掺杂量的增加呈下降的趋势,当x=10时,ρ25=5763Ω·cm,B25/200=4681K,为所研究组成中性能较佳的。 研究了烧结工艺对0.4SB-BTO性能的影响,确定了较佳的工艺参数。结果表明适宜的升温速率为10-15℃/min,烧结温度为1280-1300℃,烧结时间为30-60min,降温速率为1-3℃/min。 系统研究了稀土(La、Y)对0.4SB-BTO、10SB-BTO的性能影响,结果表明,对0.4SB-BTO,室温电阻率随掺杂量的增加先降后升,当稀土(La、Y)为0.6mol%时室温电阻率均达最小值,分别为8.5Ω·cm和5.2Ω·cm,升阻比先升后降,当掺杂量为0.6时达最大值,为107;对10SB-BTO,室温电阻率随掺杂量增加先降后升,B25/200随掺杂量逐渐下降。 研究了Mn对0.4SB-BTO、10SB-BTO的性能影响,结果表明,对0.4SB-BTO,合适的Mn掺杂,能够提高0.4SB-BTO的PTC效应,过量的Mn掺杂,降低了PTC效应;对10SB-BTO,室温电阻率随掺杂量的变化而增加,NTC效应减弱,但材料的线性度增强。