(1-y)BaTiO3-ySrxBa(1-x)Nb2O6陶瓷介電性能的研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無鉛電介質(zhì)材料的開發(fā)已經(jīng)成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)，特別是電介質(zhì)中的鐵電體。然而，這些陶瓷材料的性能與傳統(tǒng)含鉛的電介質(zhì)材料相比還有很大的差距，所以開發(fā)無鉛的電介質(zhì)材料已經(jīng)成為一項(xiàng)迫切的研究課題。
　　 鈮酸鍶鋇和鈦酸鋇都是具有優(yōu)異的介電性能和鐵電性能，是無鉛化研究中很有潛力的材料。但是鈮酸鍶鋇存在著燒結(jié)溫度高，較難制備出致密性良好、介電性能和鐵電性能優(yōu)越的樣品。本文采用采用傳統(tǒng)的固相法制備了不同Sr/Ba比的

2、鈮酸鍶鋇陶瓷，選取居里溫度在室溫附近介電常數(shù)最大的Sr0.7Ba0.3Nb2O6陶瓷進(jìn)行微波燒結(jié)和傳統(tǒng)固相燒結(jié)的對(duì)比性研究，添加Bi2O3改進(jìn)陶瓷的燒結(jié)性能和介電性能，最后采用BaTiO3對(duì)陶瓷進(jìn)行摻雜研究。
　　 首先，系統(tǒng)的研究不同Sr/Ba對(duì)鈮酸鍶鋇陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，隨著Sr的增加Ba的減少居里溫度向低溫方向移動(dòng)，而介電常數(shù)除了x=0.5時(shí)外，介電常數(shù)隨著Sr的增加有增大的趨勢(shì)，特別是當(dāng)x=0.7時(shí)，介電

3、常數(shù)最大，最高處達(dá)到6000。并且當(dāng)x≥0.5時(shí)，鈮酸鍶鋇陶瓷開始出現(xiàn)弛豫現(xiàn)象，陶瓷的弛豫現(xiàn)象可以使用Volgel-Fulcher公式進(jìn)行擬合。
　　 其次，分別采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)(CS)和微波燒結(jié)(MWS)技術(shù)制備了Sr0.7Ba0.3Nb2O6(SBN70)陶瓷。XRD結(jié)果顯示兩種制備方法都制備出了單相的SBN70陶瓷。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察，微波燒結(jié)的陶瓷具有更好的致密度和均勻的晶粒尺寸。兩種制備方法制備的樣品都

4、顯示彌散相變現(xiàn)象，采用改進(jìn)的Curie-Weiss定律進(jìn)行了擬合。兩種樣品的弛豫鐵電性能都復(fù)合Vogel-Fulcher關(guān)系式。微波燒結(jié)樣品的飽和極化值比傳統(tǒng)燒結(jié)的高，電滯回線比傳統(tǒng)燒結(jié)的損耗小，矯頑場(chǎng)低。
　　 再次，采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)制備了(1-x)Sr0.4Ba0.6Nb2O6-xBi2O3(0.00≤x≤0.20)陶瓷。陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、介電性能和電滯回線分別通過X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)、AgilentE4

5、980A和改進(jìn)的Sawyer-Tower電路進(jìn)行分析研究。XRD結(jié)果顯示獲得的陶瓷是鎢青銅礦結(jié)構(gòu)，并在高摻雜濃度時(shí)可以探測(cè)到第二相的產(chǎn)生。SEM結(jié)果顯示，適量的Bi2O3摻雜可以降低燒結(jié)溫度并有助晶粒生長(zhǎng)。介電性能顯示出彌散相變現(xiàn)象，可利用改進(jìn)的Curie-Weiss定律進(jìn)行了擬合。此外，陶瓷的弛豫鐵電性能遵循Vogel-Fulcher關(guān)系式。隨著Bi2O3摻雜量的增加，陶瓷的單圈電滯回線損耗減小，剩余極化和矯頑場(chǎng)也都逐漸減小。

6、　　 最后，采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)制備了(1-x)Sr0.7Ba0.3Nb2O6-xBaTiO3(0.00≤x≤0.10)陶瓷。對(duì)陶瓷的相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、介電性能和弛豫鐵電性能都進(jìn)行了分析。制備的陶瓷為鎢青銅礦結(jié)構(gòu)，并且BaTiO3添加劑能降低晶粒尺寸和增大陶瓷的氣孔率。所有的樣品都顯示彌散相變，采用改進(jìn)的Curie-Weiss定律進(jìn)行了擬合，γ值從1.54到1.88。隨著BaTiO3加入量的增加，轉(zhuǎn)變溫度T(c)逐漸減小并且在x=0.0