锆钛酸钡基陶瓷应力特征及介电弛豫性研究

发布时间：2020-07-01 14:19

【摘要】：以锆钛酸钡(BZT)为主晶相的介电陶瓷,具有较高的介电常数,良好的铁电、压电性能,已经成为陶瓷电容器的主流材料。晶粒尺寸、内部应力和元素共掺杂是锆钛酸钡陶瓷介温特性改善研究的重要组成内容。采用固相法和溶胶-凝胶法制备La和Nb掺杂的BaZr_(0.1)Ti_(0.89)Fe_(0.01)O_3(BZTF)陶瓷试样,研究了晶粒尺寸、内部应力和元素复合掺杂对BZTF陶瓷晶体结构、微观形貌及介电弛豫性的影响,对相关机理进行了探讨。结果表明:控制试样的烧结温度,可使陶瓷试样的平均晶粒尺寸在0.44~1.87μm范围内变化。当烧结温度为1280℃,平均晶粒尺寸为0.87μm时,BZTF陶瓷试样的弥散系数达到最大值1.927,常温介电常数为3300,介电损耗为0.009。在组分和制备工艺相同的条件下,晶格常数和四方率的不同表明,晶格畸变是内应力差异产生的主要原因。内部应力为较大张应力(σ=42 MPa)时,BZTF试样的介电弛豫性最佳:介电常数为3982,介电损耗为0.012,弥散系数γ为1.851。La的加入促进了晶粒生长和均匀分布,提高了BZTF陶瓷的致密度。同时,La的加入还显著提高了陶瓷的介电弛豫性。当烧结温度为1330℃,La的掺入量为0.6 mol%时,固相法制备的BZTF陶瓷综合电性能较好:介电常数为5183,介电损耗为0.021,γ值为1.93。当烧结温度为1300℃,La的掺入量为0.4 mol%时,溶胶-凝胶法制备的BZTF陶瓷综合电性能较好:介电常数为5223,介电损耗为0.15,γ值为1.65。Nb的加入增强了BZTF试样铁电相变的弥散性,提高了介电常数的温度稳定性。当Nb的含量为0.75 mol%时,固相法制备、1300℃烧结的BZTF试样具有较好的介电弛豫性:弥散系数值为1.98,常温介电常数为6039。当Nb的含量为0.75mol%时,溶胶-凝胶法制备、1350℃烧结的BZTF试样综合电性能较优:介电常数为7830,弥散系数值则为1.89。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：

示意图,晶胞结构,钛酸钡陶瓷

第 1 章文献综述广泛应用在航空航天、汽车、移动通信等行小型化的特点[5-6]。钛酸钡陶瓷材料作为陶过调整钛酸钡的结构得到改善。现阶段，调变制备工艺是改善钛酸钡陶瓷的介电性能，7-9]。结构及性质结构O3，简称 BT）是 ABO3型化合物，其晶体结许多重要电子陶瓷材料的晶体结构类度）属于立方结构，晶体结构示意图如图

曲线,介电损耗,介电常数,陶瓷

第 1 章文献综述度介于 5~120℃时，呈四方晶系结构；温度介于-90~5℃时，晶型度低于-90℃时，呈三方晶系结构。立方相向四方向转变的相变温度温度或居里点。在其所有的晶相中，只有立方相无铁电性，呈顺是铁电相[11]。酸钡的介电性能2 为钛酸钡陶瓷的介电常数和介电损耗随温度变化的曲线。

【参考文献】