發(fā)布時間：2017-07-19 00:00

  本文關(guān)鍵詞：鈦酸鋇基介電陶瓷的制備與改性研究

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【摘要】：以TiO_2、Ba(NO_3)_2、Sr(NO_3)_2等無機物為原料,檸檬酸、乙二醇為絡(luò)合劑,采用溶膠凝膠法制備了BaTiO_3介電陶瓷,探索了其最佳制備條件,通過合成復(fù)相結(jié)構(gòu)(1-X)BaTiO_3-XSrTiO_3陶瓷確定了最佳時的X值,并在此基礎(chǔ)上分別通過Mn~(2+)A位、B位取代及Bi~(3+)A位取代改善其介電性能。當(dāng)C(CA):C(金)=3:1,且pH=4時,可獲得穩(wěn)定且澄清的前驅(qū)體溶液,BaTiO_3前驅(qū)體凝膠預(yù)燒溫度為900℃保溫2h,得到晶相單一,顆粒大小均勻,30~40nm的納米級BaTiO_3粉體。當(dāng)燒結(jié)溫度為1250℃保溫2h時可獲得性能良好,致密度較高的BaTiO_3陶瓷,其徑向收縮率和表觀密度分別達到15.20%和5.547 g/cm~3,介電性能為:er=1250.4,tand=0.049(f=1KHz)。各摻量下(1-X)BaTiO_3-XSrTiO_3復(fù)相陶瓷物相均為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),當(dāng)x"g0.3時,由四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较�。燒結(jié)溫度為1225℃時,BaTiO_3陶瓷隨摻量X的增加介電常數(shù)呈先增大后減小的趨勢,而介質(zhì)損耗呈先增大后減小又增大的趨勢,當(dāng)摻量X為0.3時,er=2771.84,tand=0.0695(f=1KHz),其介電性能較為優(yōu)異。Mn元素A位取代,可明顯減小晶粒尺寸,細化晶粒;而Mn元素B位取代,當(dāng)摻量較低時,可促進陶瓷燒結(jié),陶瓷晶粒尺寸明顯增大,可達到理論密度的92.79%,當(dāng)摻量高于0.03,晶粒尺寸明顯較小。Mn元素A位取代,摻量為0~0.008時,各摻量下(Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Mn_xTiO_3物相均為單一鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),且當(dāng)隨著摻量增加至0.006,0.008時,晶相逐漸由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较唷位Mn~(2+)微量取代后,降低了相對介電常數(shù)值,且隨著摻量的增加而減小,而介質(zhì)損耗隨著摻量的增加先減小后增大,當(dāng)摻量為0.006時,可取得最小介質(zhì)損耗值為0.00848(T=1250℃,f=1KHz)。Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷B位被Mn~(2+)取代后,摻量為0~0.01時,物相為單一的四方鈣鈦礦結(jié)構(gòu);當(dāng)摻量為0.005時,物相形成較好。隨著摻量增加至0.03~0.05時,形成未知雜相,且晶相由立方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较�。介電常�?shù)隨著摻量的增加先增大后減小,當(dāng)摻量為0.005時取得最高介電常數(shù)值及最佳介電常數(shù)-頻率特性,即er=3245.38(T=1225℃,f=1KHz);而介質(zhì)損耗隨著摻量的增加不斷減小,當(dāng)摻量為0.05時取得最佳介質(zhì)損耗-頻率特性及最低介質(zhì)損耗值,即tand=0.00411(T=1250℃,f=1KHz)。Bi~(3+)A位取代并沒有改變Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷原來的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),為單一立方相。Bi~(3+)摻量為0~0.03促進了晶粒生長,晶粒尺寸為4~5μm,有利于Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷燒結(jié),增加陶瓷致密度,在頻率1KHz,燒結(jié)溫度1200℃下,摻量為0.03時,(Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Bi_xTiO_3陶瓷得到最佳介電性能及頻散特性,er=3345.25,tand=0.0099。
【關(guān)鍵詞】：介電性能 溶膠凝膠 鈣鈦礦結(jié)構(gòu) BaTiO_3 微量元素
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 BaTiO_3基陶瓷結(jié)構(gòu)及應(yīng)用12-16
• 1.2.1 BaTiO_3陶瓷的結(jié)構(gòu)12-14
• 1.2.2 BaTiO_3陶瓷的應(yīng)用14-16
• 1.3 BaTiO_3陶瓷的制備方法16-17
• 1.3.1 固相法16
• 1.3.2 濕化學(xué)法16-17
• 1.4 性能改進現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 離子取代17-18
• 1.4.2 制備工藝的改進18-19
• 1.5 相關(guān)物理概念19-21
• 1.5.1 電介質(zhì)19
• 1.5.2 極化19-20
• 1.5.3 介電常數(shù)20
• 1.5.4 介質(zhì)損耗20-21
• 1.6 研究目的及內(nèi)容21-22
• 第二章 實驗方案設(shè)計與研究方法22-30
• 2.1 實驗原料22-23
• 2.2 主要儀器23
• 2.3 制備工藝23-26
• 2.4 結(jié)構(gòu)與性能分析26-30
• 2.4.1 徑向收縮率分析26
• 2.4.2 密度測試26
• 2.4.3 X射線衍射(XRD)分析26-27
• 2.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析27
• 2.4.5 介電性能分析27-30
• 第三章 BaTiO_3陶瓷制備工藝參數(shù)的研究30-40
• 3.1 BaTiO_3前驅(qū)體溶膠的制備30-31
• 3.1.1 前驅(qū)體溶膠的制備工藝30
• 3.1.2 前驅(qū)體溶膠制備條件30-31
• 3.2 粉體最佳預(yù)燒溫度的確定31-33
• 3.3 燒結(jié)溫度及保溫時間對陶瓷結(jié)構(gòu)的影響33-37
• 3.3.1 不同燒結(jié)溫度下燒結(jié)特性分析33-34
• 3.3.2 不同燒結(jié)溫度下XRD分析34-35
• 3.3.3 不同燒結(jié)溫度下SEM分析35-36
• 3.3.4 不同保溫時間下SEM分析36-37
• 3.4 燒結(jié)溫度對BaTiO_3介電陶瓷介電性能的影響37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 (1-x)BaTiO_(3-x)SrTiO_3的復(fù)相結(jié)構(gòu)與性能40-46
• 4.1 (1-x)BaTiO_(3-x)SrTiO_3結(jié)構(gòu)分析40-42
• 4.1.1 XRD分析40-41
• 4.1.2 SEM分析41-42
• 4.2 (1-x)BaTiO_(3-x)SrTiO_3介電性能42-43
• 4.3 本章小結(jié)43-46
• 第五章 Mn元素對Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3結(jié)構(gòu)與性能的影響46-58
• 5.1 Mn元素A位取代對Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3結(jié)構(gòu)與性能的影響46-49
• 5.1.1 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Mn_xTiO_3結(jié)構(gòu)分析46-47
• 5.1.2 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Mn_xTiO_3介電性能47-49
• 5.2 Mn元素B位取代對Ba_(0.7)Sr_(0.3)TO_3結(jié)構(gòu)與性能的影響49-55
• 5.2.1 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))Mn_xTi_(1-x) O_3結(jié)構(gòu)分析49-51
• 5.2.2 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))Mn_xTi_(1-x) O_3燒結(jié)特性51-52
• 5.2.3 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))Mn_xTi_(1-x) O_3介電性能52-55
• 5.3 本章小結(jié)55-58
• 第六章 Bi元素對Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3結(jié)構(gòu)與性能的影響58-66
• 6.1 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Bi_xTiO_3結(jié)構(gòu)58-60
• 6.1.1 XRD分析58-59
• 6.1.2 SEM分析59-60
• 6.2 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Bi_xTiO_3燒結(jié)特性60
• 6.3 (Ba_(0.7)Sr_(0.3))_(1-x) Bi_xTiO_3介電性能60-64
• 6.4 本章小結(jié)64-66
• 第七章 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻68-74
• 致謝74-76
• 附錄76

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本文編號：560297