高性能钛酸钡陶瓷的制备工艺与应用
钛酸钡陶瓷的制备方法
钛酸钡陶瓷的制备方法嘿，咱今儿个就来聊聊钛酸钡陶瓷的制备方法。
你知道不，这钛酸钡陶瓷啊，那可是相当重要的材料呢！就好像是一个神奇的宝藏，等着我们去挖掘和打造。
要制备钛酸钡陶瓷，首先得有原材料呀，这就好比做饭得有食材一样。
钛酸钡粉末就是关键的原料之一，这就像是蛋糕里的面粉，是基础中的基础。
然后呢，还得有一些其他的辅助材料，就像是做菜要加调料一样，让整个过程更加完美。
接下来就是具体的操作啦！把这些材料按照一定的比例混合均匀，这可不是随便搅和搅和就行的哦，得细致得很呢，不然出来的东西可就不咋地啦。
想象一下，要是做饭的时候盐放多了或者放少了，那味道能好吗？混合好了之后，就得给它们来个“塑形大改造”啦，把它们变成我们想要的形状，这就像是捏泥巴一样，得有耐心和技巧。
然后，就到了关键的一步——烧结。
这就好比是把食材放进烤箱里烤，得掌握好温度和时间。
温度太高了不行，太低了也不行，时间长了不行，短了也不行，是不是很有讲究？在烧结的过程中，这些材料会发生奇妙的变化，就像毛毛虫变成美丽的蝴蝶一样。
等烧结完成了，哇哦，我们的钛酸钡陶瓷就初步成型啦！不过别急，还得进行一些后续的处理和加工呢，就像给做好的蛋糕再装饰一下，让它更加漂亮和完美。
你说这制备钛酸钡陶瓷是不是很有意思？就像是在创造一个小奇迹一样。
当然啦，这可不是随随便便就能做好的，得有专业的知识和技术，还得有足够的耐心和细心。
要是稍微马虎一点，那可能就前功尽弃啦！咱再想想，生活中很多事情不也是这样吗？要想做好一件事，就得认真对待，一步一个脚印地去努力。
就像制备钛酸钡陶瓷一样，每一个环节都不能马虎，都得用心去做。
所以啊，如果你对钛酸钡陶瓷感兴趣，或者对材料制备有兴趣，那可一定要好好研究研究这些方法。
说不定哪天你就能自己动手做出漂亮的钛酸钡陶瓷呢！那可真是太有成就感啦！别小瞧了自己哦，只要肯努力，啥都能做成！你说是不是这个理儿？。
钛酸锶钡(BST)材料及其应用
钛酸锶钡（BST）材料及其应用摘要钛酸锶钡（BST）是一种电子功能陶瓷材料，广泛应用于电子、机械和陶瓷工业。
本文对钛酸锶钡材料的组成、结构、性能、制备与应用等方面进行了一个比较全面的总结，重点展示了钛酸锶钡的铁电性、结构性能与掺杂改性，并详细介绍了钛酸锶钡薄膜和块体分别在微波移相器和高储能介电陶瓷中的应用。
1 BST的组成与结构钛酸锶钡与钛酸锶、钛酸钡在结构方面具有非常高的相似性，这预示着它们之间的性能必然有着很紧密的联系。
1.1 钛酸钡简介钛酸钡（BaTiO3）是一种强介电材料，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被约2000）、非线誉为“电子陶瓷工业的支柱”。
钛酸钡的电容率大（常温下介电常数r性强（可调性高），但严重依赖于温度和频率。
钛酸钡是一致性熔融化合物（即熔化时所产生的液相与化合物组成相同），其熔点为1618℃，在整个温区范围内，钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、正交、三方，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低[1]。
在1460-1618℃结晶出来的钛酸钡属于非铁电的稳定六方晶系6/mmm点群；在1460-130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构，此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，呈现顺电性（无偶极矩产生，无铁电性，也无压电性）；当温度下降到130℃时，钛酸钡发生一级顺电-铁电相变（即居里点T c=130℃），在130-5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著的铁电性，其自发极化强度沿c轴[001]方向，晶胞沿着此方向变长；当温度从5℃下降到-90℃温区时，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群（通常采用单斜晶系的参数来描述此正交晶系的单胞，有利于从单胞中看出自发极化的情况），此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿着原立方晶胞的面对角线[011]方向；当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三方晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线[111]方向平行。
钛酸钡陶瓷制备实验报告(3篇)
第1篇实验目的本实验旨在了解钛酸钡陶瓷的制备过程，掌握固相反应法合成钛酸钡陶瓷的实验步骤，并通过对实验结果的分析，探讨影响钛酸钡陶瓷性能的关键因素。
实验原理钛酸钡（BaTiO3）是一种具有钙钛矿结构的压电陶瓷材料，广泛应用于电容器、传感器、换能器等领域。
钛酸钡陶瓷的制备主要通过固相反应法，即利用高温使钡源和钛源发生化学反应，生成钛酸钡晶体。
实验材料1. 纯度≥99.9%的钛酸钡原料2. 纯度≥99.9%的钡源3. 纯度≥99.9%的钛源4. 纯度≥99.9%的氧化铝（Al2O3）作为助熔剂5. 砂轮研磨机6. 高温炉7. 精密天平8. 精密移液器9. 烧结炉10. 显微镜11. X射线衍射仪（XRD）实验步骤1. 原料准备：称取适量的钛酸钡原料、钡源、钛源和氧化铝，精确至0.01g。
2. 原料混合：将称取好的原料放入球磨罐中，加入适量的去离子水，开启砂轮研磨机进行球磨，时间为2小时。
3. 干燥：将球磨后的浆料在60℃下干燥12小时，得到干燥的粉体。
4. 压制成型：将干燥后的粉体进行压制成型，得到尺寸为10mm×10mm×1mm的陶瓷片。
5. 烧结：将陶瓷片放入高温炉中，在1300℃下烧结2小时。
6. 性能测试：对烧结后的钛酸钡陶瓷进行XRD分析，测定其物相组成；使用显微镜观察其微观结构；测量其介电常数和介电损耗。
实验结果与分析1. XRD分析：通过XRD分析，发现钛酸钡陶瓷主要成分为BaTiO3，没有其他杂质相生成。
2. 微观结构：通过显微镜观察，发现钛酸钡陶瓷晶粒尺寸均匀，分布良好。
3. 介电常数和介电损耗：测量结果表明，钛酸钡陶瓷的介电常数为3450，介电损耗为1.89%，满足实验要求。
结论本实验采用固相反应法成功制备了钛酸钡陶瓷，实验结果表明，该方法能够得到物相组成单一、微观结构良好的钛酸钡陶瓷。
通过调整原料配比、球磨时间、烧结温度等因素，可以进一步优化钛酸钡陶瓷的性能。
钛酸钡陶瓷的种类
掺杂元素如锶、钙、镁等，可以改变钛酸钡的介电常数、压电系数、热导率等性能 参数。
通过选择不同的掺杂元素和掺杂量，可以定制钛酸钡陶瓷以满足特定应用的需求。
表面处理
表面处理是为了改善钛酸钡陶 瓷的表面性能，提高其与金属
或其他材料的粘附性。
高介电常数
钛酸钡陶瓷具有很高的介电常数，使其在制造电容器 、电子滤波器等电子元件方面具有优异性能。
压电性
钛酸钡陶瓷具有压电性，即在外力作用下能够产生电 荷，可用于制造传感器和换能器等。
热稳定性
钛酸钡陶瓷具有较好的热稳定性，能够在较高温度下 保持其性能。
钛酸钡陶瓷的应用领域
电子元件
由于其高介电常数和良好的热稳 定性，钛酸钡陶瓷广泛应用于制 造电容器、电子滤波器、电子管 座等电子元件。
。
制备工艺
高纯度钛酸钡陶瓷的制备工艺较为 复杂，需要经过多次提纯、合成和 烧结等步骤，以确保最终产品的纯 度和性能。
应用领域
高纯度钛酸钡陶瓷广泛应用于电子 、通讯、航空航天等领域，作为功 能陶瓷和结构陶瓷的重要原料。
多孔钛酸钡陶瓷
孔隙结构
应用领域
多孔钛酸钡陶瓷具有发达的孔隙结构 ，孔径大小可调，孔隙率较高。
传感器
利用其压电性，钛酸钡陶瓷可以 用于制造压力传感器、加速度传 感器等传感器件。
通讯领域
在通讯领域，钛酸钡陶瓷可用于 制造高频通讯器件，如手机、无 线电通讯设备中的元件。
02
钛酸钡陶瓷的种类
高纯度钛酸钡陶瓷
纯度要求
高纯度钛酸钡陶瓷的原料纯度要 求极高，通常需要达到99.9%以 上，以确保陶瓷的性能和稳定性
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钛酸钡生产工艺
钛酸钡生产工艺
钛酸钡是一种重要的无机化工原料，主要用于制备电子陶瓷材料、电容器等。
下面介绍钛酸钡的生产工艺。
钛酸钡的生产工艺主要包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
首先，钛酸的制备。
钛酸可通过钛酸酯的水解反应制备得到。
一般将钛酸酯溶解在适量的有机溶剂中，加入适量的氢氧化钠或氢氧化铵作为催化剂，然后进行加热反应。
反应结束后，用水稀释并过滤得到钛酸。
然后，将制备好的钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡。
反应一般在高温下进行，首先将钛酸和氧化钡混合均匀，然后放入高温炉中加热。
反应过程中，钛酸与氧化钡发生化学反应生成钛酸钡。
反应结束后，将产物冷却并过滤，然后用水洗涤去除杂质，最后将产物干燥得到钛酸钡。
在实际生产中，为了提高反应效率和产物纯度，还可以采用其他一些辅助工艺。
例如，在钛酸制备过程中可以控制反应温度、反应时间和酸碱度，以调节钛酸的晶型和晶粒大小。
在钛酸与氧化钡反应过程中，可以在反应体系中添加一些助剂，如硝酸铜、硝酸镁等，以促进反应的进行并优化产物的性能。
总结起来，钛酸钡的生产工艺包括钛酸的制备和钛酸与氧化钡反应制备钛酸钡两个步骤。
通过控制反应条件和添加助剂等辅助工艺，可以提高反应效率和产物的纯度。
除了上述介绍的主
要工艺，钛酸钡生产过程中还可以根据具体需求进行调整和改进，以满足不同领域的应用要求。
钛酸钡的制备工艺以及制备方法样本
1 前言钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料, 被称为电子陶瓷业的支柱。
它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能, 被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件, 特别是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。
钛酸钡具有钙钛矿晶体结构, 用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。
因此BaTiO3粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点。
钛酸钡粉体制备方法有很多, 如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。
最近几年制备技术得到了快速发展, 本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法, 并在此基础上提出了研究展望。
2 钛酸钡粉体的制备工艺2.1 固相合成法固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法, 典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合, 在1 500℃温度下反应24h, 反应式为: BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。
该法工艺简单, 设备可靠。
但由于是在高温下完成固相间的扩散传质, 故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米), 必须再次进行球磨。
高温煅烧能耗较大, 化学成分不均匀, 影响烧结陶瓷的性能, 团聚现象严重, 较难得到纯BaTiO3晶相, 粉体纯度低, 原料成本较高。
一般只用于制作技术性能要求较低的产品。
2.2化学沉淀法2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂, 控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。
如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中, 加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。
该法工艺简单, 在常压下进行, 不需高温, 反应条件温和, 易控制, 原料成本低, 但容易引入BaCO3、TiO2等杂质, 且粒度分布宽, 需进行后处理。
2.2.2 草酸盐共沉淀法将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合, 在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中, 同时加入表面活性剂, 不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。
钛酸钡制备实验报告
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：压电陶瓷钛酸钡的制备年级：09级材料化学日期：2011-9-7 姓名：蔡鹏学号：222009316210096 同组人：邹磊一、预习部分电子陶瓷用钛酸钡粉体超细粉体技术是当今高科技材料领域方兴未艾的新兴产业之一。
由于其具有的高科技含量，粉体细化后产生的材料功能的特异性，使之成为新技术革命的基础产业。
钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料，高纯超细钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造，其中的多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻器件与我们的日常生活密切相关，如PTC热敏电阻在冰箱启动器、彩电消磁器、程控电话机、节能灯、加热器等领域有着广泛的应用；MLC多层陶瓷电容在大规模集成电路方面应用广泛。
主要制备方法1，固相法，即氧化物固相烧结法2，液相法，即溶胶---凝胶法，水热法和共沉淀法等固相法简介：以氢氧化钡和钛酸丁酯为原料，采用固相研磨和低温煅烧技术相结合的方法制得钛酸钡纳米材料粉体。
用XRD、TEM、IR和ICP对粉体进行表征结果表明，所得钛酸钡粉体的粒径约为15—20nm，粒子形状近似为球形，晶体结构为立方相，钛钡物质的量比约为1.0.样品制备：称取４．６７９Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２０于研钵中研细后，为６６８～８９２℃时，存在于晶格中的羟基被除去。
加人１ｍｌ无水乙醇，拌匀，使Ｂａ（０Ｈ）２・８ＨｚＯ被乙醇充分湿润，然后加入５．ｏｍｌ钛酸丁酯（使反应物中钡与钛的物质的量之比为１．０１ｔ１．ｏ）．混匀后，研磨３０ｍｉｎ，得白色糊状物，放置２４ｈ，变为白色粉末状体。
研细后，置于马弗炉中在不同温度下煅烧３ｈ（将１马弗炉加热到所需温度后再放入样品），产物冷却后。
用５０ｍｌ０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＨＡｃ溶液浸泡１ｈ（洗去反应过程中Ｂａ（ＯＨ）２吸收空气中的Ｃ０２生成的ＢａＣ０３），离心分离。
先用蒸馏水洗涤３次，再用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤２次，置于恒温干燥箱中于８０℃干燥６ｈ，得ＢａＴｉＯ。
钛酸钡粉体制备
钛酸钡纳米粉体的制备方法摘要：钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料，本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业，如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。
关键词：钛酸钡；粉体;制备方法；1.引言钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。
制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。
所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直是各国科学家的研究重点。
钛酸钡的应用越来越广泛。
目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。
2.钛酸钡粉体的制备工艺2.1固相研磨-低温煅烧法传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。
朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃2.2水热法合成水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。
由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。
水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。
钛酸钡功能陶瓷制备及应用
纳米钛酸钡制备工艺的研究进展摘要：综述了目前国内外制备纳米陶瓷材料BaTiO 粉体的主要方法，包括固相烧结法、化学沉淀法和水热合成法等多种工艺，分析了各种合成方法制备工艺的特点与不足，并提出了其发展方向。
关键词：纳米钛酸钡；电子陶瓷；制备工艺；研究进展Abstract：Barium titanate(BaTiO3)is an important functional dielectric materials．A number of recent advancementpreparation technology of BaTiO3 were reviewed in this paper．The most important method such as the sol—gel，hydrothermal and chemical precipitation are introduced．The merit and drawback of these techniques were discussed．The developments of the preparation technology of nm-sized barium titanate is presented．Key words：nano-barium titanate；electronic ceramic；preparation technology ；advance1前言钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料，被称为电子陶瓷业的支柱。
它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件，尤其是正温度系数热敏电阻( ptc)、多层陶瓷电容器(MLccs)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。
钛酸钡具有钙钛矿晶体结构，用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。
钛酸钡陶瓷制备工艺的总结
钛酸钡陶瓷制备工艺的总结摘要：钛酸钡陶瓷作为一种应用广泛的电子陶瓷原料，因其具有较高的介电常数，良好的性能，在制作电容器介质材料和多种压电器件方面有着重要地位。
本文总结了钛酸钡陶瓷制备工艺方法及优缺点，对未来钛酸钡陶瓷制备工艺进行了展望。
关键词：钛酸钡陶瓷、制备工艺、优缺点、展望钛酸钡陶瓷是以钛酸钡或其固溶体为主晶相的陶瓷材料，是目前国内外应用最广泛的电子陶瓷原料之一，由于其具有高的介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能，主要用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料等[1]。
钛酸钡陶瓷粉体是制备钛酸钡电子陶瓷的基础，制备工艺的不同，往往会影响钛酸钡的微观形貌以及组织结构，进而改变其介电性能、居里温度等性质，因此对钛酸钡陶瓷制备方法的总结十分必要。
近年来，随着科技发展，人们对钛酸钡电子陶瓷材料的要求逐步提升。
为此，本文从钛酸钡陶瓷的制备工艺及其优缺点方面，对钛酸钡陶瓷当前的制备工艺进行了综述和展望。
1.钛酸钡陶瓷制备工艺钛酸钡陶瓷的制备工艺，大致可分为固相法、液相法和气相法三大类，其中将溶胶-凝胶法单独拿出进行总结。
1.1.固相法1.1.1.机械力化学法机械化学合成法是将TiO2和BaCO3粉体经混合球磨，诱导合成BaTiO3粉体，再经造粒压片、固相烧结等制得陶瓷样品的方法，近年来发展迅速。
因其流程简单，合成粉体晶粒的尺寸小、分散较为均匀等优点，成为纳米粉末材料重要的制备方式，但长时间的机械处理，使得能量消耗大，研磨介质磨损易造成物料污染，从而影响产品纯度。
蒲永平等[2]用球磨法合成BaTiO3粉体时发现BaCO3和TiO2在球磨过程中会发生凝聚，且BaCO3是导致凝聚的主要原因，不均匀性导致BaTiO3介电性能恶化，且搅拌磨制得的BaTiO3粉体介电性能比滚筒磨制得的更好。
1.1.2.固相反应法固相法通常是粉末碳酸钡和二氧化钛为主要原料进行混合研磨，经煅烧发生固相反应合成BaTiO3粉体，进而制得钛酸钡陶瓷材料。
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法摘要：钛酸钡纳米材料具有高介电常数和低介质损耗等优异的性能，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。
本文主要介绍了钛酸钡结构性能、应用方向和纳米钛酸钡制备方法。
关键词：钛酸钡结构性能制备方法粉体前言钛酸钡（BaTiO3）具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应等优异的电学性能，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，广泛的应用于半导体陶瓷和电子工业等方面。
一、钛酸钡晶体的结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。
在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。
此时，六方晶系是稳定的。
在1460～130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。
在此结构中钛离子居于氧离子构成的氧八面体中央，钡离子则处于八个氧八面体围成的空隙中。
此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。
随着温度下降，晶体的对称性下降。
当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。
在130～5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。
钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。
从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c 轴）拉长，而沿另两轴缩短。
当温度下降到5℃以下，在5～-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。
从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。
当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线[111]方向平行。
钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。
综上所述，在整个温区（<1618℃），钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。
压电陶瓷材料钛酸钡的制备实验报告
化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称：压电陶瓷材料钛酸钡的制备年级:2015级材料化学日期：2017/09/27姓名：汪钰博学号：222015316210016同组人:向泽灵一、预习部分钛酸钡（BaTiO3）是经典的铁电、压电陶瓷材料，由于其具有高的介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能，主要用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件；在电子陶瓷、化学化工、国防军事、航空航天等诸多领域中有着极为广泛的应用。
随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化，需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。
目前钛酸钡的主要制备方法有固相法，即氧化物固相烧结法；液相法，即溶胶－凝胶法、水热法和共沉淀法等。
由于固相法无法对钛酸钡生产过程中粉体微观结构和性能进行物理、化学方法的有效控制，从8O年代开始，液相法逐渐成为各国普遍重视的方法。
水热法制备的粉体，由于特殊的反应条件，具有粒度小、分布均匀，团聚较少的优点，且其原料便宜，易得到符合化学计量比并具有完整晶形的产物；同时粉体无需高温煅烧处理，避免了晶粒长大、缺陷的形成和杂质的引入，具有较高的烧结活性等。
但这些工作或者合成的BaTiO3为亚稳态的立方相结构而非四方相，无法满足电子元件性能的需要；或者水热所需的温度高，时间长，从而导致设备成本过高；又或者水热合成需要使用有机钛为原料，从而导致生产成本过高。
这些原因导致无法实现四方相BaTiO3纳米粉末水热合成的规模化生产。
同时水热法在粉体中存在杂质，也限制了该法的应用，因此，尚未见该法在工业上应用的报道，基本上处于实验室探索的阶段。
溶胶---凝胶法多采用蒸馏或重结晶技术保证原料的纯度，工艺过程中不引入杂质粒子，所得粉体粒径小、纯度高、粒径分布窄。
但其原料价格昂贵、有机溶剂具有毒性以及高温热处理会使粉体快速团聚，并且其反应周期长，工艺条件不易控制，产量小，难以放大和工业化。
钛酸钡的制备和应用
钛酸钡的制备和应用钛酸钡是一种常见的无机化合物，其分子式为BaTiO3。
它具有许多独特的性质和应用，是电子、光学和材料科学领域中的重要材料之一。
本文将介绍钛酸钡的制备和应用，并深入探讨其在各个领域中的应用。
一、制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是钛酸钡制备的一种常用方法，它需要将钛酸酯和钡盐加入溶剂中混合，制备出含有气凝胶的溶胶。
随后将溶胶先在室温下烘干，再在高温下煅烧，就能得到钛酸钡材料。
该方法的优点在于制备出的钛酸钡材料具有高结晶度、均匀分布的微观结构和纳米级的晶粒尺寸，使得它在材料科学和纳米科技领域具有非常广泛的应用。
2. 水热法水热法也是一种常用的钛酸钡制备方法。
它需要将钛酸酯和钡盐加入水溶液中，再加入一定量的氢氧化钠作为催化剂，经过高温高压的处理，即可得到钛酸钡材料。
该方法的优点在于反应条件温和，操作简单，同时也能制备出具有高结晶度和均匀的微观结构的钛酸钡材料。
二、应用领域1. 钛酸钡在电子领域的应用钛酸钡具有独特的介电性质，因此在电子领域中得到广泛的应用。
它不仅可以制备出高电容铁电材料，用于电容器和MEMS器件中，还可以作为压电陶瓷用于超声波传感器和换能器。
此外，钛酸钡还可以用于制备晶体管和太阳能电池电极，为移动通信和固态储存器提供更高效的性能。
2. 钛酸钡在光学领域的应用钛酸钡的介电和光学性质也使其成为光学领域中的一种重要材料。
它可以用于制备出高效的可见光电介质，用于光学记录和储存等领域中，还可以用于制备可调谐激光器和频率倍增器等器件。
此外，钛酸钡还可以用于制备压电陶瓷，作为光学传感器和无线光通信设备中的压电换能器。
3. 钛酸钡在材料科学领域的应用因为钛酸钡具有良好的介电和压电性质，因此在材料科学领域中也得到了广泛的应用。
它可以制备铁电和压电材料，用于声波传感器、鸣笛器和流量传感器的制作中。
此外，钛酸钡还可以用于制备超导薄膜、固态电解质和防辐射材料等，以满足不同领域中的需求。
三、总结钛酸钡是一种重要的无机化合物，具有良好的介电、压电和光学性质，因此在电子、光学和材料科学领域中得到了广泛的应用。
钛酸钡陶瓷材料的制备及电磁性能研究
方面．有研究人员通过实验的方法制备了钛酸钡超
收稿日期： ２００伽４＿０６，收到修改稿日期：２００６－０６－１３
基金项目： 国家自然科学基金（５０４０２０２５） 作者简介： 王桂芹（１９６１一），女，博士，副教授． Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｑ６１１２１９＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
２９４
无机材料学报
第２２卷第２期 ２００７年３月
无机材料学报 ＪｏｕｒｎＭ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｖ０１．２２，Ｎｏ．２ Ｍａｌ－．，２００７
文章编号：１０００—３２４Ｘ（２００７）０２—０２９３—０５
钛酸钡陶瓷材料的制备及电磁性能研究
王桂芹，陈晓东，段玉平，李伟平，刘顺华，温斌
（大连理工大学材料科学与工程学院，大连１１６０２３）
利用红外光谱，ｘ射线衍射仪、扫描电镜和透 射电子显微镜对复合粒子进行表征．制备的钛酸钡 粒子的介电常数测试采用同轴反射传输法测量系 统，测试频段范围为２—１８ＧＨｚ．试样反射损耗性能 按ＧＪＢ２０３８—９４标准在无回波暗室中采用弓形法测 试，测试频段为８—１８ＧＨｚ．
３实验结果及分析
３．１钳酸钡陶瓷粒子ＩＲ分析 图１是溶胶一凝胶法制备的钛酸钡的红外吸收
ｔａｎａｔｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ
部；肛７、ｐ”代表的复合体磁导率的实部和虚部． 由图中可以看出随着频率增加，磁导率实部“７接 近１，而虚部ｐⅣ接近０，在微波场作用下的钛酸钡 粒子几乎没有任何磁性能．因此，钛酸钡属于介电 型损耗介质，而随着电磁波频率的增大，介电常数 的实部Ｅ７和虚部￡Ⅳ呈逐渐减小的趋势，具有明显
结构之间的关系进行了研究；许多研究人员对钛酸 钡及其复合材料的介电性能进行了研究，发现钛酸 钡粉末具有较高的介电特性［］０－１ａ］．但目前还没有 发现与钛酸钡电磁波吸收性能相关方面的报道．
烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷及性能研究
烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷及性能研究摘要：烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷是一种重要的陶瓷材料。
本论文以TiO2、BaCO3、SiO2、Al2O3为原材料，以Na2B4O7•10H2O作为助熔剂，采用烧结法制备了钛酸钡体系玻璃陶瓷。
通过对不同制备工艺参数的调节，得到了质地均匀、致密度高、抗压强度高的钛酸钡体系玻璃陶瓷。
运用XRD、SEM、DSC等技术手段，对制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷进行了表征。
结果表明，制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷晶相较多，致密度高，热膨胀系数低，具有良好的化学稳定性和机械性能。
本研究可为制备高性能钛酸钡体系玻璃陶瓷提供参考。
关键词：烧结法；钛酸钡；玻璃陶瓷；抗压强度；热膨胀系数Introduction：钛酸钡是一种优良的陶瓷材料，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，在航空、航天、军工和高科技领域得到广泛应用。
然而，制备高性能的钛酸钡陶瓷材料仍面临着一些问题，如晶相不纯、热膨胀系数偏大等。
因此，本论文旨在采用烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷，并对其性能进行研究。
Experimental section：以TiO2、BaCO3、SiO2、Al2O3为原材料，以Na2B4O7•10H2O作为助熔剂，采用烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷。
通过对不同制备工艺参数的调节，得到了质地均匀、致密度高、抗压强度高的钛酸钡体系玻璃陶瓷。
运用XRD、SEM、DSC等技术手段，对制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷进行了表征。
Results and discussion：SEM图像显示，制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷致密度高，质地均匀。
XRD分析表明，制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷晶相较多，具有良好的化学稳定性。
DSC曲线表明，钛酸钡体系玻璃陶瓷的热膨胀系数低，在高温下具有较好的机械性能和稳定性。
抗压测试结果表明，制备的钛酸钡体系玻璃陶瓷具有优异的抗压强度。
Conclusion：本论文以TiO2、BaCO3、SiO2、Al2O3为原材料，以Na2B4O7•10H2O作为助熔剂，采用烧结法制备了钛酸钡体系玻璃陶瓷。
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法
纳米钛酸钡的结构性能及制备方法摘要：钛酸钡纳米材料具有高介电常数和低介质损耗等优异的性能，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。
本文主要介绍了钛酸钡结构性能、应用方向和纳米钛酸钡制备方法。
关键词：钛酸钡结构性能制备方法粉体前言钛酸钡（BaTiO3）具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应等优异的电学性能，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，广泛的应用于半导体陶瓷和电子工业等方面。
一、钛酸钡晶体的结构钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。
在此温度以下，1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。
此时，六方晶系是稳定的。
在1460～130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。
在此结构中钛离子居于氧离子构成的氧八面体中央，钡离子则处于八个氧八面体围成的空隙中。
此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。
随着温度下降，晶体的对称性下降。
当温度下降到130℃时，钛酸钡发生顺电-铁电相变。
在130～5℃的温区内，钛酸钡为四方晶系4mm点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即[001]方向。
钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时，结构变化较小。
从晶胞来看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c 轴）拉长，而沿另两轴缩短。
当温度下降到5℃以下，在5～-90℃温区内，钛酸钡晶体转变成正交晶系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。
钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系，其结构变化也不大。
从晶胞来看，相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了，另一根面对角线缩短了，c轴不变。
当温度继续下降到-90℃以下时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线[111]方向平行。
钛酸钡从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大。
综上所述，在整个温区（<1618℃），钛酸钡共有五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越来越低。
实验四 钛酸钡陶瓷的成型与烧结
实验四钛酸钡陶瓷的成型与烧结一、实验目的：通过钛酸钡的压片成型与烧结工艺，掌握固相法合成陶瓷样品的一般原理与实验方法。
二、实验原理：化学反应方程式BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2↑三、实验方法：a）工艺流程造粒---压片---热处理b) 原料钛酸钡粉体（实验一制备）、PV A 7%、无水乙醇、去离子水H2Oc) 实验步骤（1）称取实验一制备好的钛酸钡粉体，加入低于粉末质量10％的PV A 溶液（浓度7%），研磨，用40目筛子过筛造粒。
（2）秤取2g造粒好的粉末进行压片，模具直径13mm，压力5MPa。
将控制坯体的密度控制在45～50％（每人压一个片）。
（3）高温合成：I将压好的陶瓷片放在坩埚里，然后放入电炉内，小心关上炉门。
II合上电炉电源，III 设定反应温度1300℃，保温3h，升温程序：rt—300min—600℃—140min—1300℃—180min—1300℃——随炉冷却当电炉温度降低到100℃方可以打开炉门，取出样品。
（4）取出，物性分析：进行XRD、SEM或光学显微镜进行观察。
四、实验报告的要求（1）简述钛酸钡陶瓷压片成型及热处理的原理和过程。
（2）每位学生必须亲自操作，整理完整的实验数据，并将自己合成的粉末选择一种方法（XRD、SEM或光学显微镜）进行分析或观察，写出实验报告。
压片机操作规程1、接通电源，闭合电源开关；2、松开注油孔螺钉，将电接点压力表上的上限指针调到所需压力位置（5MPa）；3、清理模具，用无水乙醇将模具表面擦拭干净，将造好粒的粉末样品装入模具中；4、将模具或需要加压的样品放在工作台上，并旋紧手轮，将模具固定；拧紧放油阀；按下绿色启动开关，即开始加压，直至达到设定压力，电机会自动停止工作，开始保压；5、加压过程中，如需提前停止工作，直接按下红色停止键即可；6、保压结束，松开放油阀泄压；7、取出模具，倒置，取下模底，垫上退模套，将模具放回压片机中心，旋下压片机丝杆使样品退出（严禁用电机加压挤出样品）；8、清理模具；。
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高性能钛酸钡陶瓷的制备工艺与应用
钛酸钡因具有高介电常数、压电铁电性及正温度系数等优异性能而成为重要的陶瓷材料。
烧结工艺对钛酸钡陶瓷的致密化与显微结构具有重要影响；钛酸钡陶瓷存在介电常数随温度的变化率较大、介电损耗高、击穿场强低、本身存在薄层时吸收强度弱和带宽窄等缺点，常常通过掺杂改性来提高钛酸钡陶瓷的性能，而不同掺杂材料对钛酸钡陶瓷有着不同的影响。
钛酸钡陶瓷应用前景广阔，进一步研究更优良的钛酸钡陶瓷烧结工艺及掺杂工艺有着很重大的意义。
钛酸钡陶瓷烧结工艺
目前钛酸钡陶瓷的烧结方式主要有无压烧结、高压烧结、微波烧结、毫米波烧结等。
【无压烧结】
无压烧结在常压下进行烧结，主要包括常规无压烧结、两步法烧结、两段法烧结。
常规无压烧结方法是将陶瓷胚体通过加热装置加热到一定温度，经保温后冷却到室温以制备陶瓷的方法。
常规烧结采用高温长时间、等烧结速率进行，此方法需要较高的烧结温度(超过1000℃)和较长的保温时间。
如果烧结温度较低，则不能够形成足够的液相填充胚体里的气孔，材料晶界结合不好并且材料中存在较大的孔洞，此时材料的电性能较差；烧结温度过高，可能导致晶界的移动速度过快，出现晶粒异常增大现象。
两步法烧结的烧结流程为：陶瓷胚体通过加热装置加热到一定温度后不进行保温，立即以很快的速度降温到相对较低的温度进行长时间的保温。
与常规烧结方法相比，两步烧结法巧妙地通过控制温度的变化，在抑制晶界迁移(这将导致晶粒长大)的同时，保持晶界扩散(这是坯体致密化的动力)处于活跃状态，来实现晶粒不长大的前提下达到烧结的目的。
两段法烧结是指在相对较低的温度下保温一段时间，然后再在较高的温度下保温，最后自然冷却。
用此工艺可以降低烧结温度和缩短烧结时间，此方式可以用于烧结细晶钛酸钡陶瓷。
【高压烧结】
高压烧结有两种方式，第一种为高压成型常压烧结，第二种为高压气氛烧结。
高压成型常压烧结中，样品在高压下再次加压后，颗粒之间的接触点增加且气孔减少，
导致烧结前坯体的相对密度显著增加，而陶瓷烧结活性与样品的压坯密度紧密相关，所以烧结温度显著降低。
高压成型常压烧结使烧结温度降低了至少200℃(无压烧结温度一般高于1200℃)。
高压气氛烧结中，高压能够显著增加陶瓷致密的驱动力，并且由于成核势垒的降低使成核速率增加，扩散能力的降低使生长速率减小。
高压气氛烧结被认为是一种比较理想的得到致密细晶陶瓷的方法，而常压烧结无法得到纳米陶瓷。
晶粒尺寸对BaTiO3的晶体结构和铁电性有很大的影响，随着晶粒尺寸的减小，在BaTiO3陶瓷中会出现多相共存和铁电性消失的现象。
近年来，随着微电子和通讯的发展，需要铁电组件的小型化和集成化，很有必要获得细晶陶瓷以便得到最佳的电学性能。
但是此方法的缺点为需要能够耐高压的模具，工艺较复杂，较难操作。
【微波烧结】
微波烧结是利用微波电磁场中材料的介质损耗使材料整体加热至烧结温度而实现烧结和致密化。
微波烧结具有体加热的特性，烧结过程中依靠材料本身吸收微波能，并转化为材料内部分子的动能和势能，降低烧结活化能，提高扩散系数，从而实现低温快速烧结，可获得纳米晶粒的烧结体。
微波烧结的优点为具有较短的烧结时间，使引起低频介质损耗的缺陷浓度减小，从而使得介质损耗降低。
相对于常规无压烧结，微波烧结制备的BaTiO3陶瓷晶粒更小，具有相对多的晶界，晶界的介电常数较低。
典型的烧结方法为：将压制成的样品置于小刚玉坩埚中加盖后放入大刚玉坩埚中，小刚玉坩埚和大刚玉坩埚间填满具有较强吸波能力的材料(如四针状氧化锌)，将大刚玉坩埚放入家用微波炉中烧结成瓷。
【毫米波烧结】
毫米波与微波相比波长更短，电磁波能量在空间分布更均匀，能够使被烧结材料本身温度分布更均匀，毫米波烧结还能够进一步降低材料的烧结温度。
低的烧结温度不仅对制备细晶粒陶瓷材料有利，也能够降低多层陶瓷电容器内电极的使用要求。
毫米波烧结的以上特点可在更低的烧结温度和更短的处理时间内获得相同甚至超过常规烧结材料介电性能的钛酸
钡陶瓷。
钛酸钡陶瓷掺杂工艺
掺杂改性是获得高性能无机功能材料的一条重要途径，掺杂组分的分布不仅影响材料的工艺性能，还对材料的微观结构有重要的影响，进而改变材料功能效应。
ABO3钙钛矿特有的几何松散性能够容纳不同尺寸的掺杂离子，所以不同A位或B位以及A位和B位的复合能够得到许多复合钙钛矿结构固溶体和化合物。
通过不同方式对钛酸钡基陶瓷进行改性，以达到提高材料的介电常数、减小介电常数随温度的变化率、降低介电损耗、改善吸波性能等目的。
钛酸钡掺杂改性主要通过等价掺杂(PbTiO3、SiO2、TiO2等)、不等价掺杂(Al2O3、Bi2O3、Y2O3等)进行。
等价态离子的掺杂大致分为两类：其一是Pb2+、Sr2+等二价离子，能够取代或置换Ba2+位，取代后电价不发生改变，但其离子半径会影响其晶胞参数，有些离子会使钛酸钡陶瓷的距离峰发生弥散，而另一些离子可能影响居里温度向低温方向移动，或如Pb 离子一样，使得居里温度升高。
另一类则是化合价和B位离子(Ti4+)电价相同，像Si4+取代Ti4+可使居里温度移向高温。
不等价掺杂包括：施主掺杂(即掺杂元素的电荷高于被取代元素)，有些离子掺杂量较大时能够有效降低晶粒尺寸，比如Nb5+和Nd3+分别取代B位和A位，受主掺杂(即掺杂元素的电荷低于被取代元素)，像Co2+、Ni2+等可使陶瓷材料的温度稳定性有所提高。
采用过渡金属离子(如Cr、Mn、Co、Nb)来对A位和B位掺杂，也能够显著提高钛酸钡陶瓷的介电性能。
钛酸钡陶瓷掺杂常使用的掺杂材料主要有金属氧化物、稀土元素、玻璃、聚合物等。
钛酸钡的应用
(1)目前钛酸钡在电子陶瓷工业应用最广、最具开发潜力的领域就是陶瓷电容器，钛酸钡陶瓷材料具有高介电常数、压电铁电性以及正温度系数等优异性能，是制备正温度系数(PTC)热敏电阻器、多层陶瓷电容器(MLCC)、动态随机存储器(DRAM)、节点放大器和光电元件的必需原料。
近年来，BaTiO3基介电材料占陶瓷电容器总消耗量的90％以上。
纯钛酸钡陶瓷及其改性化合物具有高的介电常数，已经被广泛用于生产多层陶瓷电容器。
(2)钛酸钡陶瓷可作为高储能密度介质材料，制作成高储能电容器，用于脉冲功率技术之中。
与其它储能装置相比，电容器具有放电功率大、利用效率高、脉冲放电寿命长等优点，正逐渐成为脉冲功率设备中的储能元件而被广泛应用于电磁轨道武器、全电动军舰、战斗用车辆等国防领域。
(3)钛酸钡陶瓷用于制作超级电容器应用于移动通讯、航空航天和国防科技等领域，特别是在电动汽车上，大功率的超级电容器更显示了其前所未有的应用前景，不仅适合于作短时间的功率输出源，还可利用它比功率高、比能量大、一次储能多等优点，在电动车启动、加速和爬坡时有效地改善运动特性。
超级电容还具有内阻小、充放电效率高、循环寿命长、无污染等独特的优点，和其他能量元件(发电机、蓄电池、燃料电池灯)组成联合体共同工作，是实现能量回收利用、降低污染的有效途径，可以大大提高电动车一次充电的续航里程。
钛酸钡的主要工业应用见表１。