鈮酸鍶鋇陶瓷材料的制備及性能研究.pdf

1、根據(jù)最近國內(nèi)外鈮酸鹽陶瓷材料的研究進展及存在的主要問題,采用差熱分析儀、X-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、介電性能測試儀等,系統(tǒng)研究了氧化物取代、玻璃相添加劑及制備工藝對鈮酸鍶鋇陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)、燒結(jié)性能、相組成和介電性能的影響規(guī)律。主要結(jié)論如下:
　　系統(tǒng)地探討了二氧化鈦的摻雜及燒結(jié)工藝對鈮酸鍶鋇陶瓷的相轉(zhuǎn)變、介電性能的影響:當(dāng)二氧化鈦摻雜量y≤0.1時,形成少量的鈦酸鍶鋇(SBT),固溶在鈮酸鍶鋇(SBN)中;當(dāng)摻雜量y≥0.2時

2、,呈現(xiàn)SBN和SBT兩相共存的情況;當(dāng)燒結(jié)溫度低于1300℃時,SBTN陶瓷的密度隨著燒結(jié)溫度的升高而增大,當(dāng)溫度繼續(xù)升高后,y=0和0.1陶瓷樣品的密度有所下降,y=0.2和0.3陶瓷樣品的密度略有上升;隨著二氧化鈦摻雜量的增大,陶瓷樣品的介電常數(shù)先增大后減小。當(dāng)y=0.1時,樣品的介電常數(shù)達到最大,為11798。稀土離子摻雜SBTN樣品,La3+離子取代鎢青銅結(jié)構(gòu)中的Nb5+離子,形成結(jié)構(gòu)空位,造成晶面間距的減小,Ce4+離子在鎢青

3、銅結(jié)構(gòu)中占位較為復(fù)雜;摻雜稀土離子La3+、Ce4+的SBTN陶瓷樣品燒結(jié)后,致密度、介電常數(shù)和介電損耗均有所下降,介電熱穩(wěn)定性均上升。
　　系統(tǒng)地研究了摻雜堿土元素氧化物對鈮酸鍶鋇陶瓷的相轉(zhuǎn)變、介電性能的影響:堿土金屬元素Ca、Mg摻雜SBN陶瓷,Ca2+離子替代鎢青銅結(jié)構(gòu)中A位置上的Sr2+、Ba2+離子,Mg2+離子填充鎢青銅結(jié)構(gòu)中的C位置;摻雜Ca、Mg的陶瓷樣品經(jīng)過1300℃燒結(jié)后,晶粒均有不同程度的增大,但晶體結(jié)構(gòu)仍保

4、持四方鎢青銅結(jié)構(gòu);Ca離子摻雜SBN陶瓷,在150℃和330℃附近分別出現(xiàn)SBN50和(Sr、Ba、Ca)Nb2O6的居里溫度峰,隨著摻雜量增大,(Sr、Ba、Ca)Nb2O6的居里溫度峰逐漸消失;當(dāng)Mg離子摻雜SBN陶瓷,在150℃和310℃附近出現(xiàn)雙峰,并隨著摻雜量的增大,雙峰合并為一單峰,并向低溫方向移動。
　　首次采用低熔點物質(zhì)摻雜鈮酸鍶鋇,利用兩種物質(zhì)熔點的差異,產(chǎn)生液相燒結(jié)過程,低熔點物質(zhì)包覆鈮酸鍶鋇晶粒,形成“殼-芯

5、”結(jié)構(gòu),從而改善鈮酸鍶鋇陶瓷的性能。摻雜2wt％CBS玻璃相可以使鈮酸鍶鋇在1100℃低溫?zé)Y(jié)成瓷,且無明顯雜相生成,顯著降低了傳統(tǒng)工藝制備SBN陶瓷的燒結(jié)溫度;隨著CBS摻雜量的增加,SBN陶瓷的Curie溫度點向低溫方向移動,Curie溫度下的介電常數(shù)先上升再下降,介電損耗逐漸降低;當(dāng)CBS摻雜量高于5wt%時,陶瓷樣品中出現(xiàn)明顯的CaNbO3相,并對介電性能產(chǎn)生較大的影響。
　　首次采用高能球磨工藝制備鈮酸鍶鋇粉體。球磨后的