介电温度稳定型钛酸钡基介电材料的制备

【摘要】：本论文对BaTiO_3基温度稳定型介电材料的制备和介电性能进行了较为系统的研究。 1、采用Sol-Gel法制备纯BaTiO_3纳米粉体(60～70 nm)及其固相掺杂Nb-Co-Nd的BaTiO_3细晶陶瓷(0.7～1.0 μm)。Nb/Co比为1.5～2.0,Co和Nd的掺杂量均为0.70 mol%时,由于细晶和添加剂的综合作用,在较宽的焙烧及烧结条件下可成功制得具有X7R特性的介电材料,室温介电常数可达到3 000左右。 2、采用Sol-Gel法制备掺锰的BaTiO_3纳米立方相粉体(40～100nm)及其陶瓷。过量的锰会导致体系易生成非铁电相六方晶型BaTiO_3和BaMnO_3;合适的焙烧及烧结条件分别为800℃/2h和1 250℃/2h;随着掺锰量的增大,介电常数大幅下降,介温稳定性提高,掺锰量在0.50 mol%时可有效降低介电损耗(低于1%)。 3、采用Sol-Gel法制备掺硅的BaTiO_3纳米立方相粉体(50～100nm)及其陶瓷。过量的硅导致体系易生成第二晶相Ba_2TiSi_2O_8,其密度较低,并且是非铁电相,会影响陶瓷的致密度和介电性能;合适的焙烧及烧结条件分别为900℃/2h和1 250℃/2h;随着掺硅量的增大,介温谱趋于平坦,介电常数先增大后减小,在掺硅量为0.30 mol%时陶瓷介电常数较大,少量掺硅能明显降低介质烧成温度和减小低频损耗。 4、采用Sol-Gel工艺一步合成Nb-Co-Nd均匀掺杂的BaTiO_3基纳米粉料(约50nm),粉料需经过较高温度(1280℃)的焙烧才能得到有铁电性的四方相,掺钕量增大到1.0 mol%以后,有利于提高材料的介温稳定性;Nb/Co为2.0时介温谱双峰较为明显且介电常数较大。Sol-Gel工艺制备的掺杂Nb-Co-Nd的BaTiO_3陶瓷介电常数高于固相掺杂的陶瓷。在此基础上采用Sol-Gel工艺一步制备Nb-Co-Nd-Mn-Si的BaTiO_3基纳米粉料(60nm),发现适当提高Mn和Si的掺杂量可以降低陶瓷烧成温度、促进陶瓷致密化,进而改善陶瓷的介电性能。