BaTiO-,3-基中高壓瓷介電容器材料的研究.pdf

1、采用正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)法研究了配方對(duì)(1-Z)(Ba<,1-x-y>Sr<,x>Ca<,y>)TiO<,3>·Z(Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>)系中高壓陶瓷電容器介電性能的影響,得到了影響該系統(tǒng)陶瓷介電性能的主次因素,各因素水平影響其性能的趨勢(shì):對(duì)介電常數(shù)而言,主次影響因素的順序?yàn)镾rTiO<,3>、Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>、CaTiO<,3>;對(duì)介電損耗而言,主次影響因素的順序?yàn)锽i<,2>O<,3>·3TiO<

2、,2>、SrTiO<,3>、CaTiO<,3>;對(duì)耐壓強(qiáng)度而言,主次影響因素的順序?yàn)镃aTiO<,3>、SrTiO<,3>、Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>.同時(shí)得到了綜合性能最佳的瓷料配方(X=0.3、Y=0.1、Z=0.03)和介電損耗最低、耐壓強(qiáng)度最大的瓷料配方(X=0.4、Y=0.15、Z=0.04).前者在1240℃燒結(jié)、保溫60min的瓷件性能為:ε<,r>=3802、tgδ=0.42％、Eb=9.2kv/mm;后者

3、在1220℃燒結(jié)、保溫60min的瓷件性能為ε<,r>=2089、tgδ=0.06％、Eb=16.9kv/mm.研究了ZnO、ZrO<,2>、Nb<,2>O<,5>參雜對(duì)(1-Z)(Ba<,1-x-y>Sr<,x>Ca<,y>)TiO<,3>·Z(Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>)系材料介電性能的影響,發(fā)現(xiàn)摻雜ZnO、Nb<,2>O<,5>能夠有效抑制晶粒長(zhǎng)大,改善瓷體的燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu).結(jié)果表明:在(1-Z)(Ba<,1-x-y

4、>Sr<,x>Ca<,y>)TiO<,3>·Z(Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>)系瓷料中摻雜少量的ZnO可以大幅提高介質(zhì)材料的耐壓強(qiáng)度,摻雜少量的Nb<,2>O<,5>可以大大降低介質(zhì)材料的介電損耗.復(fù)合摻雜ZnO、ZrO<,2>、Nb<,2>O<,5>可以明顯地改善(1-Z)(Ba<,1-x-y>Sr<,x>Ca<,y>)TiO<,3>·Z(Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>)系中高壓瓷介電容器材料的介電性能.0.98

5、(Ba<,0.7>Sr<,0.2>Ca<,0.1>)TiO<,3>·0.02(Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>)試樣摻雜ZnO、ZrO<,2>、Nb<,2>O<,5>后,其ε<,r>上升到3469,tgδ下降到0.4％,Eb提高到9.4kv/mm,這些性能明顯地高于未摻雜的性能ε<,r>=2108、tgδ3.1％、Eb=7.4kv/mm).實(shí)驗(yàn)中還探討了組分對(duì)介電性能影響機(jī)理,為研制高介、低損耗、高耐壓電容器陶瓷提供了依據(jù).研究

6、了燒成工藝制度對(duì)電容器陶瓷性能和結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:在一定的升溫保溫時(shí)間下,瓷料的最佳燒結(jié)溫度主要取決于組成中Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>的含量,Bi<,2>O<,3>·3TiO<,2>含量的增加將降低燒結(jié)溫度;在合理的燒結(jié)溫度范圍內(nèi),慢速升溫和低溫?zé)Y(jié)將有利于得到細(xì)晶致密結(jié)構(gòu),從而改善中高壓陶瓷電容器的耐壓強(qiáng)度.研究了BaTiO<,3>合成溫度對(duì)電容器陶瓷材料介質(zhì)性能的影響.該實(shí)驗(yàn)中BaTiO<,3>粉料最適宜的合成溫度