(助烧剂)低温烧结BaTiO3基介电陶瓷的研究进展
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ｓｈｅ¨ｊｎ ａ ｇｒａｉｎ
度，Ｋ为扩散速率，在条件不变的情况下，反应速率主 要由表面的接触面积Ｆ来决定，将固固间的反应变为固 液问的反应，势必会提高反应速率。因而液相烧结 在加速反应的同时加速了物质的扩散，降低了烧结温 度。如Ｍａｔｊａｚ Ｖａｌａｌｌｔ同等人在ＢａＴｉ０３中添加Ｌ∞，在 ８２０℃的低温烧结１５Ｉｎｉｎ，致密度就达到了９５％；即使 助烧剂不能与主晶相反应，但出现了新的物质传输机 制。形成的液相可以产生巨大的毛细管力加速颗粒的 扩散，使小的晶粒溶解，通过液相移到大的晶粒表 面并沉淀下来，在颗粒接触点处，毛细管力使颗粒填 充在“颈部”和气孔，从而使颗粒相互靠近、收缩而致 密化。一般是加入低熔点物质，实现烧结过程中出
第３２卷第１期 ２０１１年３月 Nhomakorabea《陶瓷学报》 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭＩＣＳ
Ｖ０１．３２．ＮＯ．１ Ｍａｒ．２０１１
文章编号：１０００—２２７８（２０１１）０１—０１３０—０５
低温烧结ＢａＴｉ０３基介电陶瓷的研究进展
谢兆军 朱泽华 叶中郎
（西南石油大学材料科学与工程院，四川成都６１０５００）
摘要 低温烧结钛酸钡基陶瓷材料，有利于适应ＭＬｃｃ和Ｌ１ｒＣｃ的发展要求，并且降低能耗。本文综述了钛酸钡基陶瓷低温烧结方 厩的研究进展，包括各种低温烧结方法、机理和研究现状，着重介绍了助烧剂的作用机理，最后展望了钛酸钡基陶瓷低温烧结的发 展趋势。 关键词钛酸钡，低温烧结，助烧剂 中图分类号：１．Ｑ１７４．７５文献标识码：Ａ
万方数据
３．４烧结方法 随着技术不断进步，人们对烧结的不断研究，出
现了新的烧结方法。 （１）两步法、两段法 在常压下，改变工艺，与常规烧结方法相比，两步
法是通过控制温度变化，抑制室晶粒长大的晶界迁移 和保持晶界扩散，使得在小晶粒下完成烧结过程，从 而达到降低烧结温度的目的。ｘ．—Ｈ．ｗａｎｇ㈣等人在常 压下用不同方法烧结钛酸钡，如图３，可以看出两步 法烧结在实现低温致密的同时，粒径更小。肖长江嘲 等人，常压下，改变烧结方法，采用两步法和两段法同 样实现了低温烧结。
１０ｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｌｔｅ血ｇ．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＥｕｒｏＩ，ｅａｎ ＧｅｍＩＴｌｉｃ
Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００６。２６（１３）：２７７７—２７８３
６ Ｈｕ Ｔ，ＪａｎｔＩｌｎｅｎ Ｈ，ＵｕＳｉｍａｋｉ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｂａｎ７Ｓｈ３Ｔｉ０３ ｐｏｗｄｅｒｓ ｗｉｔｌｌ
Ｂｐ３ ａｄｄｍＶｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｌ＿ｇｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｕ∞ａＳ Ｉｌｌｉ—
目前常用的助烧剂有ＣｕＯ、ｚｎＯ、ＣｄＯ、ＬｉＦ、Ｂ２０３ 等，但在降低钛酸钡基介电材料的烧结温度的同时， 引起材料性能的下降，人们不再使用单一的助烧剂， 开始加入多种化合物，形成复合助烧剂，如表ｌ。
这些复合助烧剂共同作用，在降低烧结温度的同 时，保证材料的性能良好。甚至有些复合助烧剂还会 产生新的结构，新的机制使得陶瓷在低烧下形成新材 料。如ｃｈａＩｌｇｋｕ ｓｕｎ等人用助烧剂ｚｎＯ墙：Ｏ。，并掺杂 Ｎｄ２０。，在９００℃下烧结制备的钛酸钡基的Ｘ８Ｒ陶瓷 材料室温最大介电常数为１６００，介电损耗＜ｌ％。Ｂ孙 进入ＢａＴｉ０３的晶格体系形成的缺陷，提高离子扩散 速率，促进烧结，而Ｎｄ：ｑ在钛酸钡晶粒中的扩散速 率低，容易形成如图ｌ的“芯一核”结构，这种有化学 非均匀性的结构在陶瓷晶粒内能改变材料电学性能， 当增大晶粒壳的体积分数，可以压低电容量温度变化 曲线的高温介电峰‘埘。
２烧结过程
烧结是成型的粉体在高温下烧成具有一定强度 的致密体，是生产陶瓷的一个工艺过程，是晶粒和气 孔的尺寸及外形的变化。如图ｌ所示，颗粒重排、晶界 滑移，引起流动传质，物质通过扩散，填充到颗粒点接
收稿日期：２０１悱船
通汛联系人：朱泽华，Ｅ．ｍａｉｌ：ｚ０８２ｓ＠１２６．ｃｏｍ
（ａ）
（ｂ）
（ｃ）
图１烧结过程示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｒａｗｉｎｇ ０ｆ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｎｎｇ ｐｆＯｃｅｓｓ
触的颈部和气孔，使颈部长大，气孔减小，并最终使坯
体致密化。从拗学角度讲，任何体系都有向低能量转
变，达到稳定状态的趋势。虽然粉末比块状物体有很 大的比表面积，并且表面原子具有的能量比内部原子 多，即粉体压坯烧成陶瓷制品是系统由介稳态向稳态
转克服变的的能过量程壁，垒但，其因不而能蟛自谢动瞒进的行温，度因下为才本能身进还行具ｆ有４】难。以
Ｓ谢ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃ“）ｗａｖｅ ｎｌａｔｅｒｉａｌ．ＮＩａｔｅ矗ａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｃ ｉＩｌ
ＰＩｏｃｅｓｓ—
ｉＩｌｇ．２００３，５（２—３）：２１５～２２１
７齐建全，李雯，王永力等．中低温烧结的温度稳定型Ｂａ心昏
Ｔｉ０３介电材料．无机材料学报，２００２，１７（６）：１１９９一１２０２
８李真，胡国辛，吴昌英等．ｃｕ０掺杂Ｂａ岱ｈ刑０３【Ｊｌ陶瓷的结构
现液相。Ｔ．Ｈｕ问等人在Ｂ她。ｓ啦ｉ０３中只添加Ｂ２０。，使
得烧结温度降低到１０００℃以下，但同时出现了第二相， 降低了材料的介电常数，限制了硼添加剂的发展。（２）固
溶作用。助烧剂中的离子起了掺杂的作用，替换了主 晶相的离子发生畸变，使得增加材料结构的缺陷，降 低了势垒，而有利于离子的扩散，从而促进烧结，降低 了烧结温度。齐健全ｍ等人用ＣｄＯ掺杂改性 ＢａＴｉＯ。，使得形成大量缺陷，改善基料的烧结活性，室 温介电常数＞２８００，而烧成温度可低至１１５０℃。李真 等嘲人用ｃｕＯ加入Ｂ‰６Ｓｈ４Ｔｉｑ，使得Ｃｕ２＋置换Ｂａｎ ６Ｓｈ。Ｔｉ０３晶格中的Ｂ位Ｔｉ¨，在１２（）０℃下烧结成瓷， 介电常数增加且介电损耗降低。（３）双重效应。就是烧 结剂在前期先形成的液相发挥烧结作用而降低烧结 温度，后期又起到固溶作用，进入主晶相而促葩哓结Ｍ哪。
表１不同助烧剂对Ｂａｌｌ０３基陶瓷性能的影响 Ｔａｂ．１ ＤｉｅＩｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ ｔｈｅ ＢａＴｉ０３ ｂａｓｅｄ ｃｅ陌ｍｉｃｓ ｄＯｐｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅ ｒｊｎｇ ａｉｄｓ
万方数据
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《陶瓷学报》２０１１年第１期
Ｒ≈ｈｄｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ（哟 图３常规烧结和两步法烧结钛酸钡的相对密度与粒径关系
与性能，２００９，３１（６）：８８８—８９ｌ ９杜锋涛。赵俊英，畅柱国等．低烧钛酸钡基介电陶瓷的研究进
ＢａＴｉ０３是典型的铁电材料，是一种重要的电子陶 瓷材料，广泛用在如陶瓷电容器、正温度系数的热敏 电阻、压电和铁电器件等各种电子元件中。而正是它 在室温下具有高的介电常数和低的介电损耗，是作为 片式多层陶瓷电容器（Ｍｕｌｔｉｐｌｌａｙｅｒ ｃｅ删【Ｉｌｉｃ Ｃ１１ｉｐ Ｃａ＿ ｐａｃｉｔｏｒＳ，英文缩写ⅫＬｃｃ）的优良陶瓷介质材料。但 随着作为内电极的钯价格不断攀升，为降低ＭＬｃｃ 产品的成本，采用掺入熔点低的银，因而减少钯的含 量以及满足低温共烧技术（ＬＴＣＣ）㈣就必须实现钛 酸钡基陶瓷的低温烧结。并且烧结温度高不仅会促进 陶瓷晶粒长大，导致陶瓷介电常数降低，也会增加能 量消耗，减少设备的使用寿命。因此钛酸钡基陶瓷的 低温下烧结具有很重要的实际意义，已经成为国内外 研究的—个热点。
万方数据
《陶瓷学报》２０１１年第１期
１３１
图２（ａ）陶瓷的透视电子显微照片 （ｂ）Ｎｄ和Ｎｂ元素从晶粒的芯到核的分布曲线 Ｆｊｇ．２（ａ）Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｊｏｎ ｅＩｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｇｒ印ｈｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ （ｂ）Ｎｄ ａｎｄ Ｎｂ ｅＩｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔｎｂｕｔｉｎｇ ｃｕｎ，ｅ ｆｒｏｍ ｃｏｒｅ ｔ０
烧结是—个不可逆过程，粉体的表面能和系统的 自由能降低就是过程进行的驱动力，所以颗粒系统的 烧结性和本征表面能驱动力△Ｅ有关，在忽略了晶界 形成消耗的能量时，本征表面能驱动力就是烧结前粉 末系统的表面能减去烧结致密后的表面能，即
△Ｅ＝即Ｅ‘ｌ，而粒度越细，粉末的单位表面能越大，因
而本征表面能驱动力就越大，因而细粉比粗粉烧结温 度低跚。Ｙａｌｌｏｎｇ ｘｉｅ嘲等人用平均粒径为１５０ｎｍ的 ＢａＴｉＯ。在１２００℃１嘣藿吉５小时毙蓝度达到９９％，而且 有很高的介电常数。粉末的粒度分布对晶粒的异常长 大也有影响。Ｅｕｎ嘲博士论文结果表明，有大颗粒或者 大晶粒存在时，其表面会提供更多的固相形核位置， 使得小颗粒溶解和析出，成为晶粒异常长大的“种晶”。
２钟慧，张怀武．复合双性Ｌ１ｒＣｃ材料基础研究．电子元件与材
料，２００８，２７（６）：８２—８３ ３张高磊，任赞，张怀武．基于ｕ℃Ｃ技术的ＢａＴｉＯｒＮｉＣｕＺｌｌ复
合材料的研制．磁性材料及器件，２００９，４０（２）：６４￣６７
４林宗寿．无机非金属材料工学．武汉：武汉理工大学出版社２００８
５ Ｖａｌａｎｔ Ｍ。Ｓｕｖｏｒｏｖ Ｄ，ＰｕＵａｒ Ｒ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ａ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｂｒ
（２）热压烧结 热压烧结是在对松散粉末或粉末压坯加热的同 时，施加单轴应力，使烧结达到全致密。烧结时受到外 部压力，会造成物质的粘性流动、蠕变流动和塑性流 动，这样可增加陶瓷的烧结推动力，有利于气孔或空 位从晶界扩散到陶瓷体外，从而提高瓷体致密化，降 低烧结温度闭。 （３）微波烧结 微波加热是通过微波与介电物质相互作用产生 内电场，而内电场使束缚的离子产生平行移动或偶极 子转动，由于暌性力、弹性力和摩擦力阻碍，使内电场 变弱或消失，微波被吸收变成了热能，因而不同于传 统的由外而内的加热方式。研究发现，微波不仅仅是 一个加热源，其辐射也能加快化学反应，促进致密化。 Ｋｏｎ舀ｕｎ ｚｈｕ踟等人在１１５０℃下用微波烧结法，得到 ３７０ｐＣ／Ｎ的钛酸锁基压电陶瓷。 （４）放电等离子烧结 除了具有热压烧结的特点外，还可以通过脉冲电 流对样品加热，从而达到快烧结。其致密化一般可通 过晶粒问放电产生的几千甚至上万的局部高温，使得 晶粒融化、蒸发，并在晶粒接触点形成“颈部”，因而促 进了陶瓷材料的烧结；同时在脉冲电流的作用下，晶 粒表面得到活化，扩散作用得到加强，促进了材料的 致密化嘲。许春来冽等将钛酸锶钡（ＢｓＴＯ）用放电等 离子烧结，在１１００℃下就基本上达到致密化，是一种 有效的低温烧结技术。
同时还需要研究新的烧结方法，并且简单易行， 易于实现。像两步法、两段法，都是在无压力的烧结， 条件不变的情况下达到低烧效果。以及能很好综合两 种或多种低温烧结方法，达到强强联合，在烧结温度 低的同时，保持性能优良。作为电子工业的重要材料， 钛酸钡的低温烧结还需更加深入的研究。
参考文献
１吴亮亮．ＬＴｃｃ钛酸钡陶瓷系统研究．天津：天津大学，２００８
３低温烧结方法
一般降低钛酸钡烧结温度的方法有： ３．１添加助烧剂降低烧结温度
加入烧结助剂来降低烧结温度是使用最多也是 最有效的—科力法。助烧剂促进低温烧结的三种方式：
（１）液相烧结。若助烧剂是直接或间接能与主晶
相反应，下面是反应物之间的转化速率关系式：旦｝＝
Ｑ【
ＫＣ。ｃ２Ｆ，其中Ｇ为转化的程度，Ｃ。、Ｃ：是反应物的浓
４展望
《陶瓷学报》２０１１年第１期
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随着对钛酸钡基介电陶瓷研究的不断进步，低温 烧结有很大进展，但热压烧结、放电等离子烧结等方 法需要高温高压等条件，造成生产效率低，成本高，难 以实现工业化。使用最广的添加助剂法还有一定不 足，应研制有降温和改性的助烧剂，在降低烧结温度 的同时能提高性能，达到双重效果。
Ｆｉｇ．３ Ｇ ｒａ．ｎ ｓｉｚｅ Ｖｅｒｓｕｓ ｄｅｎｓ时ｆｏｒ ＢａＴｉ０３ ｓｐｅｃｊｍｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｎｏ丌Ｔ１ａＩ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｗＯ—ｓｔｅｐ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
３．２化学合成 一般由固相法合成的钛酸钡基陶瓷粉粒度大，分
布宽。而湿化学法可达到原子级别的混合，能够均匀 混合，合成的粉体粒径小且分布也窄，使得粉体反应 活性高、比表面积大，因而促进烧结，在一定程度上降 低了材料的烧结温度嗍。溶胶凝胶法制备粉体均匀度 高，可较大降低烧结温度，如固相法合成的钛酸钡粉 体，其烧结温度通常为１３００℃左右，而用溶胶凝胶的 烧结温度可大大降低至９００℃，曲远方嘲等人甚至降 低到６００℃，在二次掺杂下得到晶粒细、分散性好的 纳米粉体。 ３．３超细粉体
度，Ｋ为扩散速率，在条件不变的情况下，反应速率主 要由表面的接触面积Ｆ来决定，将固固间的反应变为固 液问的反应，势必会提高反应速率。因而液相烧结 在加速反应的同时加速了物质的扩散，降低了烧结温 度。如Ｍａｔｊａｚ Ｖａｌａｌｌｔ同等人在ＢａＴｉ０３中添加Ｌ∞，在 ８２０℃的低温烧结１５Ｉｎｉｎ，致密度就达到了９５％；即使 助烧剂不能与主晶相反应，但出现了新的物质传输机 制。形成的液相可以产生巨大的毛细管力加速颗粒的 扩散，使小的晶粒溶解，通过液相移到大的晶粒表 面并沉淀下来，在颗粒接触点处，毛细管力使颗粒填 充在“颈部”和气孔，从而使颗粒相互靠近、收缩而致 密化。一般是加入低熔点物质，实现烧结过程中出
第３２卷第１期 ２０１１年３月 Nhomakorabea《陶瓷学报》 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭＩＣＳ
Ｖ０１．３２．ＮＯ．１ Ｍａｒ．２０１１
文章编号：１０００—２２７８（２０１１）０１—０１３０—０５
低温烧结ＢａＴｉ０３基介电陶瓷的研究进展
谢兆军 朱泽华 叶中郎
（西南石油大学材料科学与工程院，四川成都６１０５００）
摘要 低温烧结钛酸钡基陶瓷材料，有利于适应ＭＬｃｃ和Ｌ１ｒＣｃ的发展要求，并且降低能耗。本文综述了钛酸钡基陶瓷低温烧结方 厩的研究进展，包括各种低温烧结方法、机理和研究现状，着重介绍了助烧剂的作用机理，最后展望了钛酸钡基陶瓷低温烧结的发 展趋势。 关键词钛酸钡，低温烧结，助烧剂 中图分类号：１．Ｑ１７４．７５文献标识码：Ａ
万方数据
３．４烧结方法 随着技术不断进步，人们对烧结的不断研究，出
现了新的烧结方法。 （１）两步法、两段法 在常压下，改变工艺，与常规烧结方法相比，两步
法是通过控制温度变化，抑制室晶粒长大的晶界迁移 和保持晶界扩散，使得在小晶粒下完成烧结过程，从 而达到降低烧结温度的目的。ｘ．—Ｈ．ｗａｎｇ㈣等人在常 压下用不同方法烧结钛酸钡，如图３，可以看出两步 法烧结在实现低温致密的同时，粒径更小。肖长江嘲 等人，常压下，改变烧结方法，采用两步法和两段法同 样实现了低温烧结。
１０ｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｌｌｔｅ血ｇ．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ ｔｈｅ ＥｕｒｏＩ，ｅａｎ ＧｅｍＩＴｌｉｃ
Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００６。２６（１３）：２７７７—２７８３
６ Ｈｕ Ｔ，ＪａｎｔＩｌｎｅｎ Ｈ，ＵｕＳｉｍａｋｉ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｂａｎ７Ｓｈ３Ｔｉ０３ ｐｏｗｄｅｒｓ ｗｉｔｌｌ
Ｂｐ３ ａｄｄｍＶｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｌ＿ｇｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｕ∞ａＳ Ｉｌｌｉ—
目前常用的助烧剂有ＣｕＯ、ｚｎＯ、ＣｄＯ、ＬｉＦ、Ｂ２０３ 等，但在降低钛酸钡基介电材料的烧结温度的同时， 引起材料性能的下降，人们不再使用单一的助烧剂， 开始加入多种化合物，形成复合助烧剂，如表ｌ。
这些复合助烧剂共同作用，在降低烧结温度的同 时，保证材料的性能良好。甚至有些复合助烧剂还会 产生新的结构，新的机制使得陶瓷在低烧下形成新材 料。如ｃｈａＩｌｇｋｕ ｓｕｎ等人用助烧剂ｚｎＯ墙：Ｏ。，并掺杂 Ｎｄ２０。，在９００℃下烧结制备的钛酸钡基的Ｘ８Ｒ陶瓷 材料室温最大介电常数为１６００，介电损耗＜ｌ％。Ｂ孙 进入ＢａＴｉ０３的晶格体系形成的缺陷，提高离子扩散 速率，促进烧结，而Ｎｄ：ｑ在钛酸钡晶粒中的扩散速 率低，容易形成如图ｌ的“芯一核”结构，这种有化学 非均匀性的结构在陶瓷晶粒内能改变材料电学性能， 当增大晶粒壳的体积分数，可以压低电容量温度变化 曲线的高温介电峰‘埘。
２烧结过程
烧结是成型的粉体在高温下烧成具有一定强度 的致密体，是生产陶瓷的一个工艺过程，是晶粒和气 孔的尺寸及外形的变化。如图ｌ所示，颗粒重排、晶界 滑移，引起流动传质，物质通过扩散，填充到颗粒点接
收稿日期：２０１悱船
通汛联系人：朱泽华，Ｅ．ｍａｉｌ：ｚ０８２ｓ＠１２６．ｃｏｍ
（ａ）
（ｂ）
（ｃ）
图１烧结过程示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｒａｗｉｎｇ ０ｆ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｎｎｇ ｐｆＯｃｅｓｓ
触的颈部和气孔，使颈部长大，气孔减小，并最终使坯
体致密化。从拗学角度讲，任何体系都有向低能量转
变，达到稳定状态的趋势。虽然粉末比块状物体有很 大的比表面积，并且表面原子具有的能量比内部原子 多，即粉体压坯烧成陶瓷制品是系统由介稳态向稳态
转克服变的的能过量程壁，垒但，其因不而能蟛自谢动瞒进的行温，度因下为才本能身进还行具ｆ有４】难。以
Ｓ谢ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃ“）ｗａｖｅ ｎｌａｔｅｒｉａｌ．ＮＩａｔｅ矗ａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｃ ｉＩｌ
ＰＩｏｃｅｓｓ—
ｉＩｌｇ．２００３，５（２—３）：２１５～２２１
７齐建全，李雯，王永力等．中低温烧结的温度稳定型Ｂａ心昏
Ｔｉ０３介电材料．无机材料学报，２００２，１７（６）：１１９９一１２０２
８李真，胡国辛，吴昌英等．ｃｕ０掺杂Ｂａ岱ｈ刑０３【Ｊｌ陶瓷的结构
现液相。Ｔ．Ｈｕ问等人在Ｂ她。ｓ啦ｉ０３中只添加Ｂ２０。，使
得烧结温度降低到１０００℃以下，但同时出现了第二相， 降低了材料的介电常数，限制了硼添加剂的发展。（２）固
溶作用。助烧剂中的离子起了掺杂的作用，替换了主 晶相的离子发生畸变，使得增加材料结构的缺陷，降 低了势垒，而有利于离子的扩散，从而促进烧结，降低 了烧结温度。齐健全ｍ等人用ＣｄＯ掺杂改性 ＢａＴｉＯ。，使得形成大量缺陷，改善基料的烧结活性，室 温介电常数＞２８００，而烧成温度可低至１１５０℃。李真 等嘲人用ｃｕＯ加入Ｂ‰６Ｓｈ４Ｔｉｑ，使得Ｃｕ２＋置换Ｂａｎ ６Ｓｈ。Ｔｉ０３晶格中的Ｂ位Ｔｉ¨，在１２（）０℃下烧结成瓷， 介电常数增加且介电损耗降低。（３）双重效应。就是烧 结剂在前期先形成的液相发挥烧结作用而降低烧结 温度，后期又起到固溶作用，进入主晶相而促葩哓结Ｍ哪。
表１不同助烧剂对Ｂａｌｌ０３基陶瓷性能的影响 Ｔａｂ．１ ＤｉｅＩｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ ｔｈｅ ＢａＴｉ０３ ｂａｓｅｄ ｃｅ陌ｍｉｃｓ ｄＯｐｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅ ｒｊｎｇ ａｉｄｓ
万方数据
１３２
《陶瓷学报》２０１１年第１期
Ｒ≈ｈｄｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ（哟 图３常规烧结和两步法烧结钛酸钡的相对密度与粒径关系
与性能，２００９，３１（６）：８８８—８９ｌ ９杜锋涛。赵俊英，畅柱国等．低烧钛酸钡基介电陶瓷的研究进
ＢａＴｉ０３是典型的铁电材料，是一种重要的电子陶 瓷材料，广泛用在如陶瓷电容器、正温度系数的热敏 电阻、压电和铁电器件等各种电子元件中。而正是它 在室温下具有高的介电常数和低的介电损耗，是作为 片式多层陶瓷电容器（Ｍｕｌｔｉｐｌｌａｙｅｒ ｃｅ删【Ｉｌｉｃ Ｃ１１ｉｐ Ｃａ＿ ｐａｃｉｔｏｒＳ，英文缩写ⅫＬｃｃ）的优良陶瓷介质材料。但 随着作为内电极的钯价格不断攀升，为降低ＭＬｃｃ 产品的成本，采用掺入熔点低的银，因而减少钯的含 量以及满足低温共烧技术（ＬＴＣＣ）㈣就必须实现钛 酸钡基陶瓷的低温烧结。并且烧结温度高不仅会促进 陶瓷晶粒长大，导致陶瓷介电常数降低，也会增加能 量消耗，减少设备的使用寿命。因此钛酸钡基陶瓷的 低温下烧结具有很重要的实际意义，已经成为国内外 研究的—个热点。
万方数据
《陶瓷学报》２０１１年第１期
１３１
图２（ａ）陶瓷的透视电子显微照片 （ｂ）Ｎｄ和Ｎｂ元素从晶粒的芯到核的分布曲线 Ｆｊｇ．２（ａ）Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｊｏｎ ｅＩｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｇｒ印ｈｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ （ｂ）Ｎｄ ａｎｄ Ｎｂ ｅＩｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔｎｂｕｔｉｎｇ ｃｕｎ，ｅ ｆｒｏｍ ｃｏｒｅ ｔ０
烧结是—个不可逆过程，粉体的表面能和系统的 自由能降低就是过程进行的驱动力，所以颗粒系统的 烧结性和本征表面能驱动力△Ｅ有关，在忽略了晶界 形成消耗的能量时，本征表面能驱动力就是烧结前粉 末系统的表面能减去烧结致密后的表面能，即
△Ｅ＝即Ｅ‘ｌ，而粒度越细，粉末的单位表面能越大，因
而本征表面能驱动力就越大，因而细粉比粗粉烧结温 度低跚。Ｙａｌｌｏｎｇ ｘｉｅ嘲等人用平均粒径为１５０ｎｍ的 ＢａＴｉＯ。在１２００℃１嘣藿吉５小时毙蓝度达到９９％，而且 有很高的介电常数。粉末的粒度分布对晶粒的异常长 大也有影响。Ｅｕｎ嘲博士论文结果表明，有大颗粒或者 大晶粒存在时，其表面会提供更多的固相形核位置， 使得小颗粒溶解和析出，成为晶粒异常长大的“种晶”。
２钟慧，张怀武．复合双性Ｌ１ｒＣｃ材料基础研究．电子元件与材
料，２００８，２７（６）：８２—８３ ３张高磊，任赞，张怀武．基于ｕ℃Ｃ技术的ＢａＴｉＯｒＮｉＣｕＺｌｌ复
合材料的研制．磁性材料及器件，２００９，４０（２）：６４￣６７
４林宗寿．无机非金属材料工学．武汉：武汉理工大学出版社２００８
５ Ｖａｌａｎｔ Ｍ。Ｓｕｖｏｒｏｖ Ｄ，ＰｕＵａｒ Ｒ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ａ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｂｒ
（２）热压烧结 热压烧结是在对松散粉末或粉末压坯加热的同 时，施加单轴应力，使烧结达到全致密。烧结时受到外 部压力，会造成物质的粘性流动、蠕变流动和塑性流 动，这样可增加陶瓷的烧结推动力，有利于气孔或空 位从晶界扩散到陶瓷体外，从而提高瓷体致密化，降 低烧结温度闭。 （３）微波烧结 微波加热是通过微波与介电物质相互作用产生 内电场，而内电场使束缚的离子产生平行移动或偶极 子转动，由于暌性力、弹性力和摩擦力阻碍，使内电场 变弱或消失，微波被吸收变成了热能，因而不同于传 统的由外而内的加热方式。研究发现，微波不仅仅是 一个加热源，其辐射也能加快化学反应，促进致密化。 Ｋｏｎ舀ｕｎ ｚｈｕ踟等人在１１５０℃下用微波烧结法，得到 ３７０ｐＣ／Ｎ的钛酸锁基压电陶瓷。 （４）放电等离子烧结 除了具有热压烧结的特点外，还可以通过脉冲电 流对样品加热，从而达到快烧结。其致密化一般可通 过晶粒问放电产生的几千甚至上万的局部高温，使得 晶粒融化、蒸发，并在晶粒接触点形成“颈部”，因而促 进了陶瓷材料的烧结；同时在脉冲电流的作用下，晶 粒表面得到活化，扩散作用得到加强，促进了材料的 致密化嘲。许春来冽等将钛酸锶钡（ＢｓＴＯ）用放电等 离子烧结，在１１００℃下就基本上达到致密化，是一种 有效的低温烧结技术。
同时还需要研究新的烧结方法，并且简单易行， 易于实现。像两步法、两段法，都是在无压力的烧结， 条件不变的情况下达到低烧效果。以及能很好综合两 种或多种低温烧结方法，达到强强联合，在烧结温度 低的同时，保持性能优良。作为电子工业的重要材料， 钛酸钡的低温烧结还需更加深入的研究。
参考文献
１吴亮亮．ＬＴｃｃ钛酸钡陶瓷系统研究．天津：天津大学，２００８
３低温烧结方法
一般降低钛酸钡烧结温度的方法有： ３．１添加助烧剂降低烧结温度
加入烧结助剂来降低烧结温度是使用最多也是 最有效的—科力法。助烧剂促进低温烧结的三种方式：
（１）液相烧结。若助烧剂是直接或间接能与主晶
相反应，下面是反应物之间的转化速率关系式：旦｝＝
Ｑ【
ＫＣ。ｃ２Ｆ，其中Ｇ为转化的程度，Ｃ。、Ｃ：是反应物的浓
４展望
《陶瓷学报》２０１１年第１期
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随着对钛酸钡基介电陶瓷研究的不断进步，低温 烧结有很大进展，但热压烧结、放电等离子烧结等方 法需要高温高压等条件，造成生产效率低，成本高，难 以实现工业化。使用最广的添加助剂法还有一定不 足，应研制有降温和改性的助烧剂，在降低烧结温度 的同时能提高性能，达到双重效果。
Ｆｉｇ．３ Ｇ ｒａ．ｎ ｓｉｚｅ Ｖｅｒｓｕｓ ｄｅｎｓ时ｆｏｒ ＢａＴｉ０３ ｓｐｅｃｊｍｅｎｓ Ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｎｏ丌Ｔ１ａＩ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｗＯ—ｓｔｅｐ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
３．２化学合成 一般由固相法合成的钛酸钡基陶瓷粉粒度大，分
布宽。而湿化学法可达到原子级别的混合，能够均匀 混合，合成的粉体粒径小且分布也窄，使得粉体反应 活性高、比表面积大，因而促进烧结，在一定程度上降 低了材料的烧结温度嗍。溶胶凝胶法制备粉体均匀度 高，可较大降低烧结温度，如固相法合成的钛酸钡粉 体，其烧结温度通常为１３００℃左右，而用溶胶凝胶的 烧结温度可大大降低至９００℃，曲远方嘲等人甚至降 低到６００℃，在二次掺杂下得到晶粒细、分散性好的 纳米粉体。 ３．３超细粉体