鈣鈦礦無鉛高介電陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、高介電常數(shù)的介質(zhì)陶瓷用以制作電容器、濾波器、諧振器及存儲(chǔ)器廣泛運(yùn)用于能源、醫(yī)學(xué)、軍事、太空、汽車和家電等高科技領(lǐng)域。近年來,K0.5Na0.5NbO3、Bi0.5Na0.5TiO3和BaTiO3等鈣鈦礦無鉛介電陶瓷材料有望替代鋯鈦酸鉛(簡(jiǎn)稱PZT)等含“鉛”陶瓷材料,成為介電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),但是這類介質(zhì)陶瓷材料介電溫度穩(wěn)定性差,尤其是相轉(zhuǎn)變溫度附近介電常數(shù)變化大,不適于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。在陶瓷材料中摻雜其他的化學(xué)元素可有效改善并提高其介電性

2、能等電學(xué)性能,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用摻雜改性的思想,通過傳統(tǒng)的固相燒結(jié)法制備了(1-x)(Na0.5K0.5)NbO3-xBi(Mg0.5Ti0.5)O3(KNN-BMT)、(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3s(固相法)-xBi0.5Na0.5TiO3g(溶膠凝膠法)-0.06BaTiO3(BNTs-BNTg-BT)、LiCuNb3O9(LCN)、(1-x)BaTiO3-xLiCuNb3O9(BT-LCN)無鉛

3、介電陶瓷體系,并研究了其相結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能。
　　(1)(1-x)KNN-xBMT(0≤x≤0.04)無鉛介電陶瓷。研究結(jié)果表明:所有陶瓷樣品都具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu);隨著x的增加,室溫下樣品從斜方相逐漸向四方相過渡并且居里溫度向低溫方向移動(dòng);當(dāng) x=0.1時(shí),樣品的壓電性能及鐵電性能達(dá)到最佳:d33=127pC/N, Kp=36.58％, Pr=22.1μC/cm2。
　　(2)(1-x) BNTs-xBNTg-0.06B

4、T(0≤x≤1)無鉛介電陶瓷。研究結(jié)果表明:所有陶瓷樣品都存在準(zhǔn)同型相界,隨著x的增加,四方相結(jié)構(gòu)減少;降低了斜方相-四方相的相轉(zhuǎn)變溫度,拓寬了四方相的溫區(qū);四方相-立方相的相轉(zhuǎn)變溫度所對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)峰值明顯減小這主要是由于微觀組成發(fā)生變化及局部?jī)?nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的無序。
　　(3) LCN無鉛巨介電陶瓷。研究結(jié)果表明:所有陶瓷樣品都具有立方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu);在250℃~550℃溫度范圍內(nèi),10kHz頻率下,具有較大的相對(duì)穩(wěn)定的介電常數(shù)ε~2

5、.0-2.3×105,產(chǎn)生的巨介電源于Maxwell-Wanger效應(yīng)。
　　(4)(1-x)BT-xLCN(0≤x≤0.08)無鉛介電陶瓷。研究結(jié)果表明:隨著x的增加,室溫下樣品從四方相逐漸向偽立方相過渡;當(dāng)x=0.08時(shí),在30~200℃的溫度范圍內(nèi),介電常數(shù)隨著溫度的變化率(Δε/ε30oC)在30%以內(nèi);當(dāng)0.02≤x≤0.08,在30~100℃的溫度范圍內(nèi),陶瓷材料具有較大的介電常數(shù)(>1000),且介電常數(shù)隨著溫度的變