高介热稳定钛酸钡陶瓷研制

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feicheng11
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以BaTiO3为基的陶瓷材料是目前高介X7R陶瓷材料研究与应用领域的热点之一。本论文工作对该陶瓷介电性能的理论研究进行分析总结,从材料的微观结构出发,分析探讨添加剂对其介电常数、损耗、温度变化率的内在机制与影响因素,以此为基础通过掺杂纳米添加剂对BaTiO3系统介电陶瓷进行改性研究,主要研究目的是希望获得同时具有良好烧结性能与优异介电性能的X7R介质材料。1、Mg的添加发生Ti位取代,能有效提高系统的介电常数,同时造成居里峰的漂移,但是引起高温时变化率过大。2、Nb、Co通常成对作为添加剂,以[Nb2/35+Co1/32+]4+离子形式取代Ti位,形成核-壳结构。介电常数随Nb/Co的减小而增大。Nb、Co在750℃预烧后,[Nb2/35+Co1/32+]4+取代Ti4+晶粒壳体积分数有所增加,低温时的介电常数温度曲线将被提高,但存在介电常数变化率过大。3、添加0.046 wt %MnCO3的BaTiO3体系,具有最优的介电性能。Mn的加入起到了助熔剂的作用,促进了BaTiO3陶瓷的结晶,增大了陶瓷的介电常数。由于Mn离子的变价,即在二价和三价之间变化,能有效降低陶瓷的损耗。其主要工艺条件和性能参数为:烧结温度1 240℃(保温6h),在1 kHz下e5800,tan d=1.5%,介电常数温度变化率-15%<Δe/e<15%,绝缘电阻率:?v=1×1012Ω·cm。4、采用溶胶-凝胶法制备BaTiO3粉体。我们制备BaTiO3溶胶-凝胶在800℃烧结时可获得纳米级粉体。纳米添加剂能将陶瓷介电常数提高到5500左右,但温度变化率过大。共同添加纳米BaTiO3以及Nb、Co热处理化合物,获得了具有良好烧结性能与优异介电性能的X7R介质陶瓷材料。该BaTiO3体系主要工艺条件和性能参数为:烧结温度1 260℃(保温6h),在1 kHz下e?4200,tan d=1.5%,介电常数温度变化率-10%<Δe/e<10%,绝缘电阻率:?v=1×1012Ω·cm。
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