[发明专利]适用于通用航空尾气排放测温的复合负温度系数热敏电阻及其制备方法

说明书

本发明涉及一种适用于通用航空尾气排放测温的复合负温度系数热敏电阻及其制备方法，该热敏电阻以碳酸钙，二氧化铈，五氧化二铌，三氧化钨，三氧化二镧和二氧化锰为原料，经混合研磨、煅烧、再混合研磨、冷等静压成型、高温烧结工艺、被电极工艺过程，得到具有特殊结构为烧绿石相CaCeNbWO₈和钙钛矿相LaMnO₃的复合NTC热敏电阻，其致密度为89%‑95%，材料常数为B_{200℃/1100℃}=44 K‑10889 K，在温度850℃时，电阻率为4.26×10²Ωcm‑1.76×10⁵Ωcm。本发明所述的复合NTC热敏电阻可应用于温度200‑1100℃环境下的温度监测和控制，具有明显的负温度系数特性，高温性能稳定，抗老化性好，适用于通用航空尾气排放测温。

技术领域

本发明涉及一种适用于通用航空尾气排放测温的复合负温度系数热敏电阻及其制备方法，该热敏电阻陶瓷材料在温度200-1100℃范围具有明显的负温度系数(NTC)特性，是一种适用于制造高稳定高温热敏电阻器的新型热敏电阻材料。

背景技术

随着我国通用航空事业的发展，尤其是新疆未来通用航空事业发展，航空活塞式发动机数量急剧上升，对活塞式发动机经济性要求越来越高。目前，许多飞行员用排气温度调节燃油混合比，以达到增加航程的目的。排气温度是指发动机排气管处所探测的废气温度，它是活塞式航空发动机正常工作的一个重要参数。大多数活塞式航空发动机都有一个排气温度传感器和一个排气温度指示器。排气温度传感器实质上是一个热电偶或热电阻。一般通过结合航空发动机的发动机功率、燃油经济性与排气温度的关系曲线对发动机的性能参数进行分析。排气温度是反映发动机各气缸内燃气混合气燃烧状况的一个参数，通过观测排气温度值，即可知道进入该气缸的燃油和空气混合比状况。当燃油和空气的比值为某一特定值时，进入气缸的燃油和空气刚好分别燃烧完全，此时所测得的排气温度最高，称为峰值排气温度。活塞式航空发动机要在一个起降过程中的各种飞行高度稳定工作，必须在地面起飞前，通过观察排气温度峰值，来设置油气混合比。航空发动机排气温度峰值随发动机输出功率的增加而升高，大多数活塞式航空发动机的排气温度最高峰值大约是854℃。从而，排气温度最高峰值成为研制温度传感器最重要的参数。这就对热敏电阻温度传感器测温核心元件的耐高温和高温稳定性提出了更高要求。

由于负温度系数(NTC)热敏电阻器具有灵敏度高、响应快的特点被广泛应用，又由于传统的Mn-Co-Ni-O系尖晶石型热敏电阻材料体系和新型钙钛矿型热敏电阻材料体系仍然限制了其向更高温或更苛刻环境领域的发展，研制新型宽温区耐高温热敏电阻材料的开发面临着新的挑战。氧化物陶瓷材料本身具有抗氧化、耐高温、耐腐蚀、高硬度和耐磨性等特点，但应用于NTC热敏电阻方面的氧化物陶瓷的高致密度被需求，这有助于提高NTC热敏电阻的使用寿命。陶瓷基复合材料的优点是不仅可以大大提高热敏陶瓷材料的致密度，还可以通过细化晶粒提高韧性，这正好弥补了其单相陶瓷材料的缺点。

本发明通过对(1-x)CaCeNbWO₈-xLaMnO₃(0≤x≤1.0)复合负温度系数热敏电阻的微观结构和电学性能分析表明：0.7CaCeNbWO₈-0.3LaMnO₃复合NTC热敏电阻的电阻率对数与温度倒数的函数关系更接近于线性，并且具有高灵敏度和高温稳定性。从200℃至1100℃温度范围内均显示出良好的NTC特性，此复合NTC热敏电阻有望应用于通用航空尾气排放测温系统。

发明内容