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BaTiO_3基铁电陶瓷性能研究

刘剑林  
【摘要】: 以Ba(Ti0.91Zr0.09)O3为基,从离子价态和半径角度考虑,选用不等价离子掺杂B位,采用固相反应方法制备了Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,结合实验结果探讨了掺杂对陶瓷烧结特性、介电弛豫特性、相变特性以及材料的铁电性质的影响。 1.研究了三价不等径离子(Co3+、Sb3+)单独掺杂对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷结构和性能影响。XRD分析结果表明掺杂离子进入晶格,随着掺杂量增加,晶粒变细且均匀。掺杂量后出现了介电弥散现象,用成分波动理论解释了介电弥散原因。研究结果还表明,陶瓷的致密度、介电性能均与陶瓷晶粒尺寸大小有关,掺杂后陶瓷的电滞回线均发生变化,Sb3+掺杂使矫顽场和剩余极化减小并解释了原因。 2.在固定Al3+掺杂含量的基础上,选用Nb5+、V5+不等量电荷补偿掺杂,研究不等量复合掺杂对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3结构和性能的影响。研究结果表明:Al-V复合掺杂烧结时V2O5产生了液相,促进了烧结,陶瓷呈现普通铁电体特征。而Al-Nb掺杂后可以观察到明显的弥散现象。 3.研究等量补偿电荷(Co3+和V5+、Sb3+和Nb5+、Co3+和Nb5+)复合掺杂B位对Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷的结构和性能的影响。XRD表明复合掺杂后离子进入晶格后引起衍射峰移动,并且陶瓷均出现了第二相。等量补偿电荷复合掺杂使陶瓷介电峰更容易宽化,均呈现弥散特性。其中Co3+和V5+复合掺杂陶瓷烧结时出现了液相,降低了烧结温度。Sb3+和Nb5+共掺杂后出现明显的弛豫现象。用偶极子产生的无规电场解释了弛豫现象的产生。


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