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低温烧结热稳定BaTiO_3基陶瓷介质材料研究

张宝林  
【摘要】:本文主要研究以BaTiO3基陶瓷介质材料为基础,通过掺杂改性、添加玻璃和不同的制备工艺实现高热稳定性、高介电性能、低温烧结的目标,制造出了满足电子工业协会(Electronic Industries Association,EIA)标准的X7R、X8R、X8R-BX、X9R以及具有超宽温度范围(-55℃到230℃)稳定性的陶瓷介质材料。并且运用现代微观分析手段XRD、SEM等,对其内在机理进行了分析。主要的研究内容及结果如下: 1.我们在BaTiO3基陶瓷材料中,添加5wt%ZnO-B2O3、改变制备工艺,成功的降低了烧结温度,实现低温烧结(烧结温度850℃~930℃),性能参数如下:室温介电常数ε25oC≥2500,介电损耗tanδ≤1.0%,-55℃到125℃范围内最大电容量变化率不超过±10%。另外,对BaTiO3基陶瓷材料进行改性,添加CaTiO3等添加剂,进行了钽电容器替代产品的探索性研究,并且成功制备了具有正温度特性的BaTiO3基陶瓷介质材料。 2.我们分别讨论了Ho2O3、Er2O3、MnCO3、Bi2O3等添加剂对于BaTiO3陶瓷系统介电性能以及居里峰移动的影响。通过改变制备工艺,在910℃下,成功的制备了满足要求的X8R陶瓷材料,主要性能参数如下:室温介电常数ε25℃2250,介电损耗tanδ 1.5%,-55℃到150℃范围内最大电容量变化率不超过±13%,满足EIA X8R标准。另外,我们进行了直流偏压特性的研究,成功制备了满足EIAX8R-BX的陶瓷介质材料。 3.我们研究了(BixNa1-x)TiO3(0.4≤x≤0.7)以及xBaTiO3-Bi0.5Na0.5TiO3(x=7,8,9,10,11)的制备工艺和介电性能。并且以此为基础,添加Nb2O5、SrTiO3等添加剂,尝试不同的制备工艺,最终在960℃和1100℃下获得了满足要求的X9R陶瓷介质材料,主要性能参数如下:(a)960℃烧结,室温介电常数ε25oC1100,介电损耗tanδ 1.0%,-55℃到200℃范围内最大电容量变化率不超过±15%;(b)1100℃烧结,室温介电常数ε25oC1200,介电损耗tanδ 1.5%,-55℃到200℃范围内最大电容量变化率不超过±15%。另外,我们又获得一种具有超宽温度范围(-55℃到230℃)稳定性的陶瓷介质材料,主要性能参数如下:室温介电常数ε25oC1000,介电损耗tanδ 1.5%,-55℃到230℃范围内最大电容量变化率不超过±8%。


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