鈦酸鋇基陶瓷的制備及摻雜改性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)等高科技電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展，人們對功能材料的需求量越來越大，對其功能的要求也越來越高。功能陶瓷作為一種基礎(chǔ)的電子材料，已經(jīng)被廣泛用于人們的日常及工作生活中。鈦酸鋇基功能陶瓷自從被發(fā)現(xiàn)以來，就因其優(yōu)良的介電性、鐵電性及壓電性等，成為了目前很多陶瓷電子元器件的母體原料，被稱為“電子陶瓷的支柱”。但是鈦酸鋇陶瓷的介溫性能不太穩(wěn)定，介電常數(shù)隨環(huán)境溫度的變化較大，并且目前制備鈦酸鋇陶瓷主要還是采用傳統(tǒng)的高溫固相法，能耗大，

2、制備出的鈦酸鋇粉體性能也一般。
　　本文結(jié)合傳統(tǒng)的高溫固相法制備鈦酸鋇基陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，從水解硫酸氧鈦制備偏鈦酸開始，以偏鈦酸為鈦源，氫氧化鋇為鋇源，改變了傳統(tǒng)的以氧化物為原料的方法，使反應(yīng)在較低溫度下就能進(jìn)行。并通過對研磨時(shí)間、預(yù)燒溫度、燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間四個(gè)因素進(jìn)行探索，采用正交試驗(yàn)，并對樣品的物相、形貌及介電性能進(jìn)行分析，得出了該方法制備鈦酸鋇陶瓷的較優(yōu)條件:研磨時(shí)間為4h;預(yù)燒溫度為900℃;燒結(jié)溫度為1200℃;保溫時(shí)間為3

3、h。該條件下制備出的陶瓷片樣品呈四方晶系結(jié)構(gòu)，陶瓷致密性良好，晶粒生長均勻，相對介電常數(shù)值也達(dá)到了傳統(tǒng)固相法制備的水平，并且工藝簡單，燒結(jié)溫度較傳統(tǒng)固相法要低，是一種節(jié)能環(huán)保的方法。
　　為了改善鈦酸鋇陶瓷的介溫穩(wěn)定性，提高其介電常數(shù)，可以采取對鈦酸鋇陶瓷摻雜的方式來提高其性能。本文以液相摻雜的方式，在偏鈦酸和氫氧化鋇原料中摻入一定量的乙酸鑭制備出Ba1-xLaxTiO3(x=0、0.001、0.003、0.005、0.01)陶瓷

4、。XRD及SEM圖譜分析表明，制備出的樣品均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，隨著摻鑭量的增大，002/200四方晶系分裂峰逐漸融合，略向高角度移動(dòng)，并使鈦酸鋇變?yōu)橼I立方結(jié)構(gòu)，說明摻鑭能夠使陶瓷晶胞體積減小，使其居里溫度逐漸降低，介溫穩(wěn)定性得到提高，相對介電常數(shù)增大，彌散程度增強(qiáng)，并且隨著頻率的改變，樣品沒有出現(xiàn)頻率色散，在高頻下，介電損耗比較穩(wěn)定，隨溫度變化沒有出現(xiàn)較大波動(dòng)。綜合分析，當(dāng)x=0.005時(shí)，得到的摻鑭鈦酸鋇陶瓷樣品的性能較好。
　　在

5、Ba0.995La0.005TiO3鈦酸鋇基陶瓷的基礎(chǔ)上，摻入錳離子(0mol％，0.1mol％，0.2mol％，0.3mol％)，研究施、受主共摻雜對鈦酸鋇陶瓷的影響。XRD和SEM的分析結(jié)果表明，錳離子對鈦酸鋇基陶瓷的結(jié)構(gòu)影響不大，隨著摻錳量的增多，細(xì)小晶粒逐漸增多。通過介溫曲線看出摻錳能使得樣品相對介電常數(shù)的最大值減小，但是對居里溫度的影響不大。在鐵電性能分析中，摻錳能使電滯回線變細(xì)，當(dāng)摻錳為0.3mol％時(shí)，隨著測試頻率的增大，