Ba_(0.95)Ca_(0.05)Zr_(0.2)Ti_(0.8)O_3基陶瓷的化学法制备与介电性能研究

【摘要】：BaZrxTi1-xO3基电介质材料具有高的介电常数、低的介电损耗和高的绝缘强度,在储能陶瓷电容器方面受到广泛的关注。本论文采用柠檬酸盐法合成Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3陶瓷和MgO-CaO-Al2O3-SiO2(简称MCAS)玻璃粉体,制备名义组成为BCZT+x wt.% MCAS (x=0-8)的陶瓷样品,研究MCAS对BCZT陶瓷烧结性能、显微结构和介电性能的影响,并初步考查陶瓷样品的储能特性。 采用柠檬酸盐法,在650℃和600℃的热处理温度下,分别制备出超微细的Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3粉体和MCAS玻璃粉体,研究了柠檬酸盐法制备超微细MCAS玻璃粉体的合成工艺原理,发现柠檬酸的用量对于MCAS玻璃粉体的颗粒形态具有显著的影响。 研究了MCAS对Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3陶瓷烧结性能和结构的影响。研究结果表明,柠檬酸盐法合成的Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3粉体具有高的烧结活性,有效提高了陶瓷样品的烧结性能,烧结温度为1260℃的Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3陶瓷的相对致密度达到94%。加入MCAS进一步提高了陶瓷样品的烧结性能,在1140℃的烧结温度下,复合体系陶瓷样品的相对致密度可达到95%以上,其平均晶粒粒度为240nm。 研究了MCAS对复合体系陶瓷介电性能的影响。MCAS的加入提高了复合体系陶瓷样品的电绝缘特性,降低了介电性能的电场依赖性,改善了复合体系陶瓷介电性能的温度稳定性,并使复合体系陶瓷表现出介电弛豫特性。 初步考查了复合体系陶瓷样品的储能特性。在120kV/cm的测试电场下,名义组成为Ba0.95Ca0.05Zr0.2Ti0.8O3+3wt% MCAS的陶瓷样品的储能密度达到0.36J/cm3,储能效率为74.3%。