CaO-MgO-Al2O3-SiO2-B2O3玻璃添加劑的制備與性能研究.pdf

1、鈦酸鋇(BaTiO3)基電介質(zhì)材料具有高的介電常數(shù)、低的介電損耗和高的絕緣強(qiáng)度，在儲(chǔ)能陶瓷電容器方面具有重要的應(yīng)用前景。加入SiO2基無(wú)堿玻璃添加劑有利于優(yōu)化BaTiO3基電介質(zhì)陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)和改善其儲(chǔ)能特性。本論文采用檸檬酸鹽法合成Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3（簡(jiǎn)稱BCZT）電介質(zhì)陶瓷粉體和名義組成為7％CaO-5％MgO-(26-x)Al2O3-62％SiO2-x％B2O3（質(zhì)量百分比，簡(jiǎn)稱CMASB，x=0-1

2、5）的玻璃添加劑粉體，采用熔融-淬冷法制備該名義組成的玻璃塊體樣品，采用合成的玻璃粉體為添加劑，制備出BCZT基陶瓷樣品。研究玻璃組成對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響，考察了玻璃添加劑的組成對(duì)BCZT基陶瓷樣品的結(jié)構(gòu)和燒結(jié)性能的影響。
　　 采用檸檬酸鹽法，在650℃和680℃的熱處理溫度下，分別制備出了具有單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的BCZT陶瓷粉體和非晶態(tài)的CMASB粉體，并采用熔融-淬冷法制備出不同B2O3含量的玻璃塊體樣品。研究結(jié)果表明，合成

3、粉體的顆粒均勻細(xì)小，其平均粒徑均為80nm左右。
　　 研究了B2O3的加入對(duì)CMASB玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)構(gòu)研究結(jié)果表明，隨著B(niǎo)2O3的加入，玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，形成了[BO3]與[SiO4]共存的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，[SiO4]形成三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，[BO3]以單鏈形式存在于網(wǎng)絡(luò)中。玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，抑制了網(wǎng)絡(luò)外體離子的運(yùn)動(dòng)，有效地抑制了CMASB玻璃樣品析出鈣長(zhǎng)石、堇青石等晶相。介電性能研究結(jié)果表明，B2O3的加入降低

4、了CMASB玻璃樣品介電常數(shù)、介電損耗和漏電流水平，提高了玻璃樣品的低壓絕緣電阻率。加入B2O3所引起的玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化是玻璃樣品的介電性能得到改善的重要原因。
　　 研究了玻璃添加劑中B2O3的含量對(duì)BCZT基陶瓷樣品的結(jié)構(gòu)和燒結(jié)性能的影響。研究結(jié)果表明，在玻璃添加劑中引入B2O3有利于改善BCZT基陶瓷樣品的燒結(jié)性能和細(xì)化晶粒。此外，發(fā)現(xiàn)在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，玻璃添加劑與BCZT陶瓷晶粒之間產(chǎn)生離子相互擴(kuò)散和固相反應(yīng)，形成了Ba