制備工藝和摻雜對(duì)SBN30陶瓷性能的影響.pdf

1、分類號(hào)密級(jí)UDC編號(hào)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文題目制備工藝和摻雜對(duì)SBN30陶瓷性能的影響(英文)EffectofPreparationProcessDopingonPropertiesofSBN30Ceramics研究生姓名:劉俊濤指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):陳國(guó)華教授申請(qǐng)學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科、專業(yè)：材料學(xué)提交論文日期：2010年4月論文答辯時(shí)間：2010年6月年月日摘要I摘要功能陶瓷的低溫?zé)Y(jié)制備和無(wú)鉛化已成為研究熱點(diǎn)。本文采用

2、均勻沉淀法低溫合成了Sr0.3Ba0.7Nb2O6(SBN30)粉體和制備了SBN30陶瓷；采用傳統(tǒng)的固相法制備了SBN30陶瓷。對(duì)兩種方法制備的陶瓷進(jìn)行了相結(jié)構(gòu)和介電性能的對(duì)比研究。采用固相摻雜的方法制備了摻鋯和50BaO40B2O310SiO2(BBS)玻璃的SBN30陶瓷。采用掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射儀(XRD)，紅外光譜儀(IR)和阻抗分析儀，系統(tǒng)研究了均勻沉淀法制備SBN30陶瓷粉體的工藝制度，詳細(xì)討論了ZrO2和

3、BBS玻璃摻雜對(duì)SBN30陶瓷相結(jié)構(gòu)和電性能的影響，結(jié)論如下：均勻沉淀法合成SBN30粉體的最佳工藝條件為：水浴溫度為95℃，尿素用量為14g，PVA添加量為4%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)，反應(yīng)時(shí)間為7h，預(yù)燒溫度750℃，保溫時(shí)間為3h。表面活性劑PVA添加量為4%時(shí)，沉淀顆粒最小。在750℃時(shí)就已合成單相SBN30。但隨著煅燒溫度的提高，SBN晶粒會(huì)逐漸長(zhǎng)大，反應(yīng)活性降低。固相法制備的SBN30陶瓷密度為5.417gcm3，平均粒徑為13

4、μm，燒結(jié)溫度為1320℃。均勻沉淀法制備的SBN30陶瓷，密度為5.130gcm3，平均粒徑為25μm，最佳燒結(jié)溫度為1225℃。XRD顯示，兩種制備方法制備的陶瓷均為SBN30相，無(wú)雜相出現(xiàn)。均勻沉淀法制備的陶瓷居里溫度Tc=100℃，室溫介電常數(shù)為930，最高介電常數(shù)為983，在Tc以下，介電損耗均小于0.08。ZrSBN30陶瓷在1320℃保溫5h可燒結(jié)致密。當(dāng)ZrO2的摻雜量在0.01≤y≤0.1時(shí)，鋯固溶到SBN30陶瓷晶體

5、中，使SBN30相的晶格發(fā)生畸變，造成陶瓷晶粒異常長(zhǎng)大；在y=0.3時(shí)出現(xiàn)了第二相Ba3ZrNb4O15，抑制了晶粒的異常長(zhǎng)大，ZrSBN30燒結(jié)致密度增加。由于Zr4取代Nb5進(jìn)入晶格，ZrSBN30相的晶格常數(shù)隨著ZrO2摻量的增加而增大。ZrO2的引入使ZrSBN30陶瓷的最大介電常數(shù)從2661降至771，隨著摻雜量的增加，介電常數(shù)有所增大，當(dāng)摻量為0.3時(shí)，最大介電常數(shù)增至1632，摻量增加，介電常數(shù)有所下降。摻雜ZrO2對(duì)介電

6、損耗的影響不大。Zr4對(duì)SBN30陶瓷具有彌散作用，隨著摻雜量的增加使居里溫度向室溫移動(dòng)。采用傳統(tǒng)的固相合成法制備添加BBS玻璃的SBN30陶瓷。隨著玻璃含量的增加，陶瓷樣品的密度先增后減。當(dāng)玻璃添加量為5%時(shí)，樣品的密度達(dá)到最大值；添加玻璃降低了陶瓷的燒結(jié)溫度，1250℃時(shí)添加5%玻璃的SBN30陶瓷已燒結(jié)致密，陶瓷的平均晶粒尺寸約2μm，晶粒呈短柱狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)玻璃量增多時(shí)，晶粒尺寸呈增大趨勢(shì)。XRD分析表明：當(dāng)玻璃添加量≤5%時(shí)，樣品