高儲能密度鈮酸鹽鐵電玻璃陶瓷制備及性能研究

1、分類號密級UDC學(xué)號桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目:目:高儲能密度鈮酸鹽鐵電玻璃陶瓷制備及性能研究高儲能密度鈮酸鹽鐵電玻璃陶瓷制備及性能研究（英文）（英文）StudyonPreparationPropertiesofNiobateFerroelectricGlassCeramicswithHighEnergyStageDensity研究生姓名:張文俊指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):陳國華教授申請學(xué)科門類:工學(xué)碩士學(xué)科、?？?、專業(yè)

2、:材料學(xué)提交論文日期:2011年4月論文答辯日期:2011年6月2011年6月17日萬方數(shù)據(jù)摘要II摘要本論文在BaOSrONb2O5B2O3SiO2玻璃中引入Na2O、TiO2、BaF2，采用差熱分析儀、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和電學(xué)性能測試儀等系統(tǒng)研究了添加氧化物、氟化物對SBN玻璃陶瓷相組成、顯微結(jié)構(gòu)、介電性能、體積電阻率、擊穿強(qiáng)度及析晶動力學(xué)的影響規(guī)律。主要結(jié)果如下：系統(tǒng)地探討了氧化鈉對SBN玻璃陶瓷的析晶動力學(xué)、相組成及電

3、性能的影響：氧化鈉的加入降低了玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和第一析晶放熱峰溫度(Tp1)，而第二析晶放熱峰(Tp2)則呈先降后升又降的變化。未添加氧化鈉樣品析出Ba0.5Sr0.5Nb2O6單相，氧化鈉含量為5%時(shí)Ba0.25Sr0.75Nb2O6成為主相。當(dāng)氧化鈉含量大于10%時(shí)，主晶相為Ba0.25Sr0.75Nb2O6，但同時(shí)析出NaSr1.2Ba0.8Nb5O15、Na2Ba2Si2O7和Ba3Nb10O28相；當(dāng)Na2O含量達(dá)到15m

4、ol%時(shí)，其它晶相的種類保持不變，同時(shí)析出Na2Nb8O21晶體。體積電阻率和擊穿強(qiáng)度均隨氧化鈉含量的增加而降低，介電常數(shù)隨氧化鈉含量的增加呈“N”字母變化。未添加氧化鈉試樣的擊穿強(qiáng)度最大為1500KVcm，其儲能密度達(dá)3Jcm3。將含5%氧化鈉的SBN玻璃陶瓷作為典型組分進(jìn)行不同溫度熱處理，所有樣品均析出Ba0.27Sr0.75Nb2O6單相，體積電阻率呈“V”字母變化。介電常數(shù)、擊穿強(qiáng)度、儲能密度均隨晶化溫度的升高而增大，儲能密度最

5、大為4Jcm3。研究了二氧化鈦對SBN玻璃陶瓷的析晶動力學(xué)、相組成及電性能的影響：二氧化鈦的加入降低了析晶峰溫度(Tp)，但析晶活化能E則呈先升高后降低的變化；當(dāng)二氧化鈦為5%時(shí)，析晶活化能最大為359.46KJmol，動力學(xué)參數(shù)K(Tp)為0.174。未添加二氧化鈦樣品析出Ba0.25Sr0.75Nb2O6單相，二氧化鈦含量為1%時(shí)，主晶相不變強(qiáng)度有所增加；當(dāng)二氧化鈦含量大于3%時(shí)，主晶相為Ba0.25Sr0.75Nb2O6，但出現(xiàn)第

6、二相Ba3SrNb2O9和NaBa5TiNb9O30相。介電常數(shù)和體積電阻率均隨二氧化鈦含量的增加呈先增后減的趨勢。擊穿強(qiáng)度隨二氧化鈦含量的增加而降低。未添加二氧化鈦試樣的擊穿強(qiáng)度最大為1200KVcm，其儲能密度達(dá)2.8Jcm3。將含5%二氧化鈦的SBN玻璃陶瓷作為典型組成，研究了不同熱處理溫度對其相組成和電性能的影響：800℃時(shí)析出Ba0.27Sr0.75Nb2O6鐵電相，850℃時(shí)析出次晶相Ba3SrNb2O9，當(dāng)晶化溫度達(dá)到95

7、0℃時(shí)，樣品中主晶相不變析出NaBa5TiNb9O30。隨著晶化溫度的升高介電常數(shù)和介電損耗均呈先升后降的變化趨勢，提高晶化溫度使擊穿強(qiáng)度降低，儲能密度呈“V”字母變化。研究了氟化鋇對SBN玻璃陶瓷析晶行為、相組成及電性能的影響：隨著氟化鋇含量的增加，玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和第一析晶放熱峰(Tp1)溫度呈“N”字母變化；第二析晶峰溫度(Tp2)、析晶活化能E和析晶動力學(xué)參數(shù)K(Tp)均逐漸升高。在800℃3h900℃3h進(jìn)行熱處理，未添加