摻雜對鈦酸鋇鍶高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料性能的影響.pdf

1、鈦酸鍶鋇(Ba1-xSrxTiO3)是由鈦酸鋇和鈦酸鍶形成的固溶體，因其具有較高的介電常數(shù)、低的介電損耗以及較好的容溫特性而被研究用于高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。本文旨在通過摻雜改性獲得耐壓強度高、容溫特性好、又保持較高介電常數(shù)和較低介電損耗的陶瓷電容器介質(zhì)材料。以Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)為基體，采用傳統(tǒng)電子陶瓷制備工藝，借助X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)和能譜分析儀(EDS)等檢測方法分別研究了MgTiO3、

2、 MgSnO3、 Bi3NbZrO9、CaTiSiO5以及CaTiO3摻雜量對BST陶瓷物相、顯微結(jié)構(gòu)以及介電性能的影響，并對其作用機理進行了分析討論。
　　MgTiO3摻雜并沒有改變BST陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)。Mg2+先后發(fā)生A位取代、A位取代和B位取代共存、B位取代為主的取代方式。MgTiO3具有明顯的細晶能力，使顆粒大小變得均勻、細化，氣孔減小，致密性提高，對降低介電損耗、提高耐壓強度、改善容溫特性具有很好的效果。摻雜量為1.2w

3、t.％時具有最佳的介電性能:εr=2030，tanδ=0.0024，Eb=4.7kV/mm(AC)，在-30℃～85℃溫度范圍內(nèi)，△C/C值為12％～-45％。
　　MgSnO3摻雜BST陶瓷樣品的物相中除了BST主晶相外，還存在少量Mg2TiO4和Sr2Ti5O12雜相。MgSnO3摻雜，Sn4+全部固溶到了BST晶格，形成了Ba0.65Sr0.35Ti1-xSnxO3固溶體。采用MgSnO3對BST進行摻雜，具有一定的移峰、壓

4、峰并且展寬作用。摻雜量為1wt.％時，BST陶瓷具有較佳的介電性能:εr=2516，tanδ=0.005，Eb=6.1 kV/mm(AC)，但是在-30℃～85℃溫度范圍內(nèi)，△C/C值比較大，為113％～-60％。
　　Bi3NbZrO9摻雜沒有改變主晶相結(jié)構(gòu)，但是隨著摻雜量的增加會出現(xiàn)SrO2、SrTi9Nb4O29、 Ti9O17和Bi4Ti3O12雜相。少量Bi3NbZrO9摻雜時，晶粒界面整潔，孔洞和雜質(zhì)較少;摻雜較多時，

5、顆粒有團聚現(xiàn)象，晶界變得模糊。摻雜量為1wt.％時，BST陶瓷具有較佳的介電性能:εr=2325，tan=0.0048，Eb=7.8 kV/mm(AC)，-30℃～85℃溫度范圍內(nèi)，△C/C值為73.7％～-64.1％。可能摻雜量較多時，對改善容溫特性才明顯。
　　在本實驗摻雜濃度范圍內(nèi)，CaTiSiO5摻雜的陶瓷材料的介電損耗都比較小，但是對材料居里峰的移動和展寬效應都不明顯。摻雜量為1wt.％時，BST陶瓷的介電常數(shù)最大、介電

6、損耗最小、交流耐壓強度最高，εr=2453，tanδ=0.0031，Eb=6.25kV/mm(AC)。在-30℃～85℃溫度范圍內(nèi)，△C/C值較大，為38.8％～-58.8％。
　　CaTiO3摻雜會導致BST陶瓷材料的衍射峰曲線略向大角度偏移。少量的CaTiO3摻雜會使BST陶瓷形成細晶結(jié)構(gòu)，氣孔率減小，致密度提高，提高材料的交流耐壓強度。當摻雜量為10mol％時，BST陶瓷具有最佳性能:εr=4480，tanδ=0.025，E