（鋅、鑭、釤）摻雜鈦酸鋇基陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、以鈦酸鋇或鈦酸鋇基固溶體為主晶相的鐵電陶瓷,具有較高的介電常數(shù),良好的鐵電、壓電、熱釋電性能。而純鈦酸鋇的居里溫度在120℃左右,限制了其在室溫下的應(yīng)用,且以單體形態(tài)存在的化合物的介電損耗、漏電流較大,不能滿足應(yīng)用要求。所以常以固溶體,或摻雜來改善其性能。為了提高鈦酸鋇陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域,從整體上改善陶瓷材料的電性能。目前,改善鈦酸鋇性能的方法主要在摻雜、高活性原料的選取以及制備方法等方面進(jìn)行。
　　本論文對鈦酸鋇基陶瓷材料進(jìn)行了

2、復(fù)合摻雜,目的是為了制備出具有適中的電性能、低損耗、易燒結(jié)的鐵電陶瓷材料。通過ZnO、ZnO-La2O3、ZnO-Sm2O3的摻雜,研究材料的微結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的變化規(guī)律,為優(yōu)質(zhì)的陶瓷材料開發(fā)與應(yīng)用作好前期的技術(shù)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)備。
　　本文采用固相反應(yīng)方法,分別制備了不同比例ZnO摻雜BaTiO3、ZnO-La2O3共摻雜BaTiO3陶瓷和ZnO-Sm2O3共摻雜BaTiO3陶瓷。利用X射線衍射對陶瓷樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考查,用鐵電材料綜合測

3、試儀(TF Analyzer2000,德國 aixACCT)測量樣品在不同測試條件下(如溫度、頻率等)的電滯回線,并利用壓電測試儀(PM300)測試樣品在室溫下的電容、損耗和壓電常數(shù)。本文主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1.陶瓷材料的制備過程。采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)工藝,在1100℃條件下,預(yù)燒2h,得到BaTiO3粉體,摻雜后壓制成圓片,在1400℃燒結(jié)條件下,煅燒2h,得到復(fù)合摻雜的BaTiO3基陶瓷。
　　2.通過氧化鋅的摻雜

4、,陶瓷的主晶相為立方相,這主要是由于Zn2+進(jìn)入到鈦酸鋇晶格中取代了Ti4+致使四方相鈦酸鋇晶格畸變?yōu)榱⒎较?。陶瓷的晶胞體積和晶粒尺寸都有所增大。并且Zn2+離子的摻雜在一定程度上促進(jìn)了陶瓷的致密化燒結(jié)。摻雜后陶瓷材料的室溫介電常數(shù)、鐵電性和壓電性都明顯降低,材料的介電損耗也明顯降低,介電損耗tanδ最小值為0.0072
　　3.在前文摻雜的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對ZnO定量,不同La2O3共摻雜BaTiO3陶瓷的相結(jié)構(gòu)及電性能的研究。Z

5、nO、La2O3的摻雜沒有影響 BaTiO3的結(jié)構(gòu),形成了均勻的固溶體,隨摻雜量的增加, BaTiO3陶瓷樣品常溫介電常數(shù)先增加后減小,當(dāng)La2O3摻雜量為10(at)％時(shí),常溫介電常數(shù)達(dá)到最大值2206.1557,壓電常數(shù)最大為69pc/N,同時(shí)陶瓷樣品的矯頑電場(Ec)、剩余極化強(qiáng)度(Pr)及漏電流都達(dá)到了最小值。當(dāng)La2O3摻雜量為5(at)%時(shí),陶瓷樣品的常溫介電損耗最小為0.0042。
　　4. ZnO、Sm2O3摻雜對

6、 BaTiO3陶瓷的相結(jié)構(gòu)及電性能的影響。ZnO、Sm2O3的摻雜與 BaTiO3陶瓷形成了均勻的固溶體,沒有發(fā)現(xiàn)第二相衍射峰。在摻雜組份中,當(dāng)Sm2O3摻雜量為5(at)%時(shí),室溫介電常數(shù)達(dá)到最大值2924.6304;同時(shí)隨Sm2O3摻雜量增加陶瓷樣品的室溫介電常數(shù)逐漸減小,當(dāng)Sm2O3摻雜量為10(at)%時(shí),BaTiO3陶瓷樣品的常溫介電損耗最小為0.0116。說明Sm2O3的摻雜能夠在ZnO單一摻雜的基礎(chǔ)上對其陶瓷的室溫鐵電、介