制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响

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ChoiY 等 制 [2] 备 了 (Ba1-xCax)(Ti1-yCay)O3 陶 瓷,着重研究了掺杂 量 对 钛 酸 钡 基 陶 瓷 结 构 和 电 学 性 能的影响。结果表明:随 着 掺 杂 量 的 增 加 钛 酸 钡 基 陶 瓷的晶粒尺寸和晶胞 参 数 会 相 应 的 减 小,介 电 峰 有 一 定的展宽且室温附近的介电常 数 有 所 増 加;过 量 Ca2+ 掺杂会造成结构中氧 空 位 缺 陷 和 细 小 晶 粒 的 出 现,并 导 致 BT 基 陶 瓷 漏 电 流 密 度 增 大。 唐 翠 翠 制 [3] 备 了 Ba(Zr,Ti)O3 陶 瓷,结 果 表 明:随 着 Ca2+ 掺 杂 量 的 增 加 ,钛 酸 钡 基 陶 瓷 的 物 相 结 构 由 斜 方 相 向 四 方 相 转 变 ;
1 配方优化
Ca2+ 的含量在很小 的 情 况 下,具 有 展 宽 居 里 峰 和 提高室温下介电常数 的 作 用,还 可 以 促 使 钛 酸 钡 基 陶 瓷的斜方相转变为四 方 相 的 温 度 向 低 温 方 向 偏 移,从 而增加了介电性能的温度稳定性。Zr4+ 具有比钛 酸 钡 基陶瓷材料中的 Ti4+ 高的电 负 性,并 有 效 地 提 升 钛 酸 钡基陶瓷材料的压电和铁电性能。
( 研 究 与 开 发 ) 2019 年 04 月
陶 瓷 Ceramics
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LiW 等 研 [1] 究 了 Ca2+ 掺 杂 的 (Ba1-xCax)(Ti0.9 Zr0.1)O3 陶瓷,结果表明:钛酸 钡 基 陶 瓷 的 晶 粒 尺 寸 随 着 Ca2+ 掺杂量 的 增 加 而 增 大;其 含 量 在 0.16 附 近 时 钛酸钡基陶瓷结构中存在 PPT 区域,能够有效地提高 钛酸钡基陶瓷的压电和铁电性能。
综上所述,掺杂离 子 取 代 钛 酸 钡 的 位 置 主 要 由 掺 杂离子的半径所决 定。 半 径 大、价 态 低 的 离 子 一 般 取 代 Ba,而半径小、价态 高 的 离 子 则 取 代 Ti。 另 外 还 与 掺杂离子的量有关。三价离 子 通 常 取 代 二 价 的 Ba2+ , 起到施主的作用,使 得 介 电 常 数 增 大,介 电 损 耗 减 小, 钛 酸 钡 的 综 合 性 能 得 到 改 善 ;当 三 价 离 子 过 量 时 ,在 取 代二价 Ba2+ 的同时,还 取 代 四 价 Ti4+ 的 位 置,起 到 受 主 的 作 用 ,使 得 钛 酸 钡 的 性 能 变 差 。
* 作者简介:贺兴辉(1997-),本科在读;主要研究方向为无机非金属材料。 通 讯 作 者 简 介 :李 远 亮 (1979- ),工 学 博 士 ,副 教 授 ;主 要 研 究 方 向 为 功 能 陶 瓷 。 郑 占 申 (1968- )博 士 ,教 授 ;主 要 研 究 方 向 为 功 能 陶 瓷 、电 子 陶 瓷 。
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陶 瓷 Ceramics
( 研 究 与 开 发 ) 2019 年 04 月
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制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响*
贺 兴 辉1,2
李远亮1,2 郑占申1,2 刘媛媛1,2 李金哲1,2 张一旋1,2
(1 河北理工大学材料科学与工程学院 河北 唐山 063210) (2 无机非金属材料重点实验室 河北 唐山 063210)
王 重 言1,2
摘 要 笔者首先从配方角度出发综述了配方的不同对钛酸钡性能的影响,其次从预烧温 度、保 温 时 间、制 备 方 法 的 角 度 分 析 工 艺 的 差 异 对 试 样 最 终 的 性 能 的 影 响 ,并 指 明 钛 酸 钡 陶 瓷 现 存 的 问 题 以 及 对 未 来 的 展 望 。 关键词 钛酸钡 制备 工艺 影响 中国分类号:TQ174 文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2019)04-0055-03
Ca2+ 掺杂量为0.03~0.06 时,钛 酸 钡 基 陶 瓷 存 在 两 相 的 PPT 区 说 在 该 区 域 下 自 发 极 化 取 向 的 方 向 増 多 使 得压电、铁电和 介 电 性 能 等 有 所 提 高;但 是 Ca2+ 过 多 掺杂时,会使得钙离 子 在 陶 瓷 的 晶 界 处 偏 析 而 抑 制 晶 粒 的 生 长 ,同 时 降 低 了 介 电 、铁 电 性 能 和 增 大 了 介 电 损 耗等。NeirmanS[4]利用 钛 酸 钡 和 锆 酸 钡 粉 体 混 合 在 常压固相烧结下制备了钛酸钡基陶瓷,结果表 明:Zr4+ 的惨 杂 量 与 Tc 的 改 变 量 不 成 正 比 关 系,其 归 根 于 制 备方法造成过多的缺 陷 所 致;钛 酸 钡 基 陶 瓷 表 现 出 优 异的压电性 能 为 以 后 探 究 无 铅 压 电 陶 瓷 材 料 拓 宽 思 路。RicinschiD 等 制 [5] 备 了 Zr4+ 掺 杂 具 有 细 晶 的 Ba (Ti1-xZrx)O3 陶瓷,结 果 表 明:Zr4+ 掺 杂 量 过 高 时,钛 酸钡基陶瓷材料显示出铁电弛豫的特性。
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