[发明专利]一种碳化硅基复相陶瓷材料在高温电阻元件中的应用

说明书

本发明涉及一种碳化硅基复相陶瓷材料在高温电阻元件中的应用，所述碳化硅基复相陶瓷材料包括碳化硅基体材料和ZrB₂第二相材料，所述ZrB₂第二相材料的含量为26～30wt%，所述碳化硅基复相陶瓷材料制备为所述高温电阻元件时，应用于600℃～800℃的高温环境下，其电阻率为1.20～1.25Ω·cm，且电阻率的变化率小于5%。

技术领域

本发明涉及一种电阻率不受高温影响的碳化硅(SiC)基复相导电陶瓷在高温电阻元件中的应用，属于SiC陶瓷领域。

背景技术

碳化硅(SiC)陶瓷具有高强度、高硬度、高导热、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、性能稳定、不易老化等优良的性能，现已被广泛应用于各工业领域，但SiC陶瓷作为一种半导体材料，其伏安特性曲线是非线性的，且其电阻率会随使用温度升高而降低，在电子通信领域通常只被用作压敏陶瓷。比如电子工业有些精密部件要求在高温使用过程中具有稳定的电流通过并且具有抗氧化抗烧蚀的特性，但一般材料比如金属在使用过程难以避免的会遭遇外界环境温度的变化或因自身使用过程中发热而引起温度的变化，使得材料的电阻率也因此发生改变，或者可能会遭遇在高温下被氧化、高温下的强度大大降低等不利情况，这为这些精密电子元件的选材和设计增加了很大难度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅(SiC)基复相导电陶瓷在高温电阻元件中的应用。

具体地，本发明提供了一种碳化硅(SiC)基复相导电陶瓷在高温电阻元件中的应用，所述碳化硅基复相陶瓷材料包括碳化硅基体材料和ZrB₂第二相材料，所述ZrB₂第二相材料的含量为26～30wt％，所述碳化硅基复相陶瓷材料制备为所述高温电阻元件时，应用于600℃～800℃的高温环境下，其电阻率为1.20～1.25Ω·cm，且电阻率的变化率小于5％。

本发明人发现SiC陶瓷为半导体材料，随温度的升高其电阻率会不断下降，而ZrB₂具有类似金属的导电特征，随温度的升高其电阻率会不断上升。因此，本发明综合SiC陶瓷和ZrB₂陶瓷的优点，并突破传统SiC陶瓷的压敏特性，制备出在高温下(600～800℃)电阻率不受高温温度影响的具有欧姆电阻特性的SiC/ZrB₂复相导电陶瓷，可用作高温电阻元件而应用于精密电子元件。具体来说，以碳化硅作为基体材料、ZrB₂作为第二相材料制备碳化硅基复相导电陶瓷，并控制所述ZrB₂第二相材料的含量在26～30wt％之间，使得其导电特征在高温下(600～800℃)近似表现出不随温度变化的现象，有助于该材料在新型电子元器件中获得应用。此外，ZrB₂本身就是一种熔点和硬度均较高，导热性和导电性能良好，抗腐蚀和烧蚀的材料，而且SiC与ZrB₂的热膨胀系数与弹性模量相当，这样与SiC形成的复相陶瓷就具有良好的物理匹配性，比如较单相陶瓷更高的韧性，而且SiC和ZrB₂组成的复相陶瓷可兼具二者各自的优势，因而其具有抗氧化、抗烧蚀、强度高、密度小、耐腐蚀等特性。

较佳地，所述碳化硅基复相陶瓷材料的密度为3.64～3.67g·cm^-3，抗弯强度为294～338MPa。

附图说明

图1为28wt％ZrB₂含量的SiC基复相陶瓷不同温度下的伏安特性曲线；

图2为30wt％ZrB₂含量的SiC基复相陶瓷不同温度下的伏安特性曲线；

图3为24wt％ZrB₂含量的SiC基复相陶瓷不同温度下的伏安特性曲线；

图4为40wt％ZrB₂含量的SiC基复相陶瓷不同温度下的伏安特性曲线。

具体实施方式