梯度鈦酸鋇陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、近年來，以鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷材料為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的多層陶瓷電容器廣泛應(yīng)用于通訊、計算機、軍事、航空航天等領(lǐng)域，成為鐵電陶瓷中的三大應(yīng)用產(chǎn)品之一。作為電容器件的主要介電材料，關(guān)于鈦酸鋇以及摻雜鈦酸鋇的制備和介電性能的研究已經(jīng)成為一個大家關(guān)注的話題。傳統(tǒng)鈦酸鋇材料雖然在居里溫度處具有較高的介電常數(shù)，但是居里峰普遍較尖銳，居里溫度附近很小的溫度變化就會引起介電常數(shù)的大幅變化，不能滿足某些特殊領(lǐng)域的需要。論文針對鈦酸鋇材料存在的一些應(yīng)用問題，從制

2、備工藝上提出改進方法，采用梯度工藝來獲得一種寬溫相變介電材料。 本論文主要包括以下幾個方面采用固相法合成BaxSr1-xTiO3(x=0，0.98，0.95，0.90)單組分和多組分陶瓷；阻抗分析儀測量鈦酸鍶鋇陶瓷25-130度的介電溫譜，對兩者的介電特性進行了比較和研究。單組分樣品在相變處介電常數(shù)出現(xiàn)峰值，而通過熱擴散形成的梯度鐵電陶瓷能拓寬相變區(qū)域，在較寬的溫度范圍內(nèi)獲得較高的介電常數(shù)，使用EPMA電子探針表征梯度材料中元素

3、的分布情況。 采用固相法合成BaTiO3+x wt％MgO(x=0，0.5，1，5)單組分和多組分陶瓷；采用紅外光譜分析鈦氧鍵鍵能，阻抗分析儀測量鎂鈦酸鋇陶瓷25-160攝氏度的介電溫譜，對兩者的介電性能進行了比較和研究。單組分樣品在相變處介電常數(shù)出現(xiàn)峰值，而通過熱擴散形成的梯度鐵電陶瓷拓寬了相變區(qū)域，在較寬的溫度范圍內(nèi)獲得比較穩(wěn)定的介電常數(shù)，使用EPMA電子探針表征材料中元素的分布情況。 傳統(tǒng)的改良摻雜類型的鈦酸鋇材料

4、，由于摻雜了其他離子，B位離子有多種而且不是均勻分布，每個微小的區(qū)域都有各自不同的相變溫度，由于各個區(qū)域的化學(xué)成分的不同，相變溫度不同，所以相變是在一個溫度區(qū)間內(nèi)逐漸完成的，所以和純鈦酸鋇材料相比，摻雜改性鈦酸鋇材料的介電常數(shù)-溫度曲線上的居里峰變寬，但是拓展程度比較小，居里峰依然尖銳，不穩(wěn)定。而對于梯度材料，材料的成分在很大范圍內(nèi)某個離子濃度是從一端到另一端的漸變，各個組成微區(qū)在各自相變溫度下發(fā)生相變。它作為一個整體，相變發(fā)生的溫度區(qū)

5、間較大，比起單摻雜改性而言，更加具有優(yōu)勢。 通過實驗我們獲得如下結(jié)果： 1.采用不同配比組分制得梯度鈦酸鍶鋇材料，探索了燒結(jié)工藝對材料的影響，最后總結(jié)出一套適合的燒結(jié)工藝。 2.在制作材料上探索性地使用多種粉體并行排列地制作方法，降低氣孔對材料介電性能的影響。 3.隨著鍶含量的增加，樣品中的四方體含量在減少，居里溫度往低溫方向移動。 4.通過對比不同含量鎂元素的樣品的紅外圖譜，表征鎂離子對鈦氧鍵鍵