壓敏陶瓷是一種具有良好非線性特性的功能陶瓷，其電流會隨著外加電場的增加而發(fā)生非線性變化。壓敏陶瓷因其特性而作為過壓保護材料廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)和電子電路系統(tǒng)等，起到吸收過壓、抑制浪涌的作用。SiC是最早發(fā)現(xiàn)和提出的壓敏陶瓷[1]， 20 世紀(jì) 60 年代，Matsuoka[2]發(fā)現(xiàn)ZnO-Bi2O3系壓敏陶瓷具有優(yōu)異的壓敏性能，且ZnO 具有原材料豐富、成本較低的優(yōu)勢，因此 ZnO壓敏陶瓷成為研究和應(yīng)用最廣泛的一種材料。
隨著我國電力產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，輸電電壓愈來愈高，這對高壓避雷器提出來更高的要求，高性能的高壓壓敏陶瓷制備成為了關(guān)鍵[3]。氧化鋅壓敏陶瓷的壓敏性能來源于其晶界，其壓敏電壓與晶界數(shù)量成正相關(guān)，即降低 ZnO 晶粒大小增加晶界數(shù)量，可提高壓敏電壓[4]。目前已經(jīng)出現(xiàn)很多方法可以提高氧化鋅壓敏陶瓷的電位梯度，例如添加Y2O3[5-7]，SiO2[8-10]，Sb2O3[11]，Cr2O3[12]等摻雜劑，使用納米級原料[13]與摻雜劑[14]，采用閃燒工藝制備壓敏陶瓷[15]等。
兩步法是一種新的燒結(jié)方法，由Chen[16]等人在2000年率先提出，即首先將樣品加熱到較高的溫度（T1）以達到中間密度，隨后降溫并在較低的溫度（T2）保溫直至其完全致密。這種方法能夠在抑制晶界遷移的同時保持粒度擴散活性，以此獲得低晶粒尺寸、高致密度的陶瓷。Pedro等[17]使用納米ZnO粉末，并結(jié)合兩步燒結(jié)工藝制備摻雜的ZnO高壓壓敏陶瓷，得到電位梯度約為1500V/mm，非線性系數(shù)為 78 的壓敏陶瓷，并認(rèn)為兩步燒結(jié)的致密化基于固體納米顆粒在第一階段的液相存在下的快速重排,并在第二階段改善了ZnO晶粒的直接接觸，從而抑制晶界遷移，同時保持晶界擴散活躍而致密化。徐東等[18]采用兩步法燒結(jié)Y2O3摻雜ZnO 壓敏陶瓷，發(fā)現(xiàn)由于分布在 ZnO 的晶界的含Y相所起到的釘扎效應(yīng),ZnO 晶粒的尺寸隨Y2O3 摻雜量的增加而減小 ,電位梯度與非線性系數(shù)也隨之增加，并在1. 00 %的Y2O3摻雜量下得到電位梯度超過1330V/mm，非線性系數(shù)為49.7的壓敏陶瓷。
從工業(yè)生產(chǎn)的角度來說，兩步法對氧化鋅壓敏電阻燒結(jié)過程的影響還沒有探明，燒結(jié)制度也還需優(yōu)化。本實驗研究了不同的T1、T2對ZnO壓敏陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響，以期得到最優(yōu)的兩步法燒結(jié)參數(shù)。
