四方相鈦酸鋇納米粉體的制備及陶瓷介電性能的研究.pdf

1、四方相鈦酸鋇（BT）由于其良好的介電性能、壓電性能和鐵電性能而被廣泛用于電容器、電光器件、鐵電探測器等電子元器件中。隨著電子元器件向小型化、輕量化、集成化的方向發(fā)展，對陶瓷介質(zhì)材料的晶粒尺寸及微觀結(jié)構(gòu)的控制提出更高要求。因此制備高純度、高均勻性、結(jié)晶性好、分散良好的鈦酸鋇納米粉體，成為電子陶瓷材料研究的熱點(diǎn)。
　　本文采用微波輔助草酸鹽沉淀法，以廉價的鈦酸丁酯、硝酸鋇、草酸為原料，在常壓下，制備了粒徑約30~50nm、四方度為1.

2、0054的鈦酸鋇納米粉體。研究了鋇鈦摩爾比、pH值、微波溫度、微波時間、煅燒溫度、煅燒時間以及分散劑種類對合成鈦酸鋇納米粉體的影響，并借助X射線衍射分析（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）分析其對納米鈦酸鋇的結(jié)構(gòu)、粒徑及形貌的影響規(guī)律，確定了微波輔助草酸鹽沉淀法合成純度高、結(jié)晶性好、近似四方形的納米粉體的合成參數(shù)為：鋇鈦比為1，pH為3，微波溫度80℃、微波時間30min，煅燒溫度700℃，煅燒時間1h。研究結(jié)

3、果表明，在較低的pH值下能夠合成四方相鈦酸鋇納米粉體，微波溫度和微波時間對鈦酸鋇的四方度（c/a）影響較大。通過在老化初期添加分散劑的方法研究了分散劑OP-10和三乙醇胺及其用量對鈦酸鋇納米粉體分散性的影響規(guī)律及作用機(jī)理，研究結(jié)果表明，添加3~5％的分散劑可以明顯改善粉體的性能，其分散機(jī)制分別為空間位阻和靜電斥力機(jī)制。
　　通過對預(yù)制備的納米粉體進(jìn)行造粒、成型、排膠和燒結(jié)等工藝處理制備了鈦酸鋇陶瓷，研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間等對陶瓷

4、晶粒生長動力學(xué)、致密性及介電性能的影響，并通過XRD、SEM對其相結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：利用微波輔助草酸鹽沉淀法合成的鈦酸鋇納米粉體制備陶瓷的燒結(jié)溫度為1270℃，燒結(jié)時間為3h。在此條件下，陶瓷的致密性最好，相對密度達(dá)到91.42%，晶粒尺寸約為10um。鈦酸鋇基陶瓷晶粒生長機(jī)制可以用TPRE模型來描述，其晶粒生長的動力學(xué)方程為：(此處公式省略)
　　在此工藝參數(shù)下制備的BT陶瓷在室溫測得的介電常數(shù)最大為239

5、7.6，介電損耗為0.043。并且BT陶瓷優(yōu)越的介電性能與陶瓷的致密度密切相關(guān)，其陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)越致密，介電常數(shù)就會越大，介電損耗就越小。
　　本文還研究了稀土元素的摻雜對鈦酸鋇陶瓷介電性能的影響。結(jié)果表明：La2O3和CeO2的摻入都能降低顆粒的尺寸與四方度，并且隨著摻入量的增加都呈遞減趨勢，這與陶瓷微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的結(jié)果一致。鈦酸鋇的介電常數(shù)都隨La2O3和CeO2摻入量的增加而呈先增加后減小的趨勢，當(dāng)氧化鑭的摻入量為0.3mol