锆钛酸钡粉体与陶瓷的制备与性能

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1、摘要自从1942年WainerNSelomon发现钛酸钡陶瓷具有较好的介电性能以来，钛酸钡作为一种性能优异的铁电材料，近几十年来已发展成为一类新型现代功能陶瓷。但钛酸钡的居里温度在120℃左右，限制了其在室温下的应用。为了改善钛酸钡的室温介电性能，掺杂钛酸钡成为人们首选的研究方向。近年来，Ba(ZrxTil．x)03的研究逐渐被人们重视，因为Zr"+要比Tr稳定的多，同时Ba(Zr；Til．。)03的居里温度可以降到室温，县有很好的应用前景。传统的BaTi03制各方法是固相合成法，但湿化学法中的溶

2、胶凝胶法具有原料价格低廉，工艺设备简单，粉体纯度高，粒度可控制及烧结温度低等优点。同时，用溶胶凝胶法来制各Ba(ZrxTil一：)03材料并研究其介电性能的文章还比较少见。所以本文采用溶胶凝胶法制各了Ba(Zr。Yil_x)03(x=O．04、O．07、0．10、0．13)粉体，考察了溶液的pH值、胶凝温度和热处理温度对粉末相结构及粒度的影响，在750℃下热处理得到了完全结晶的Ba(zrxTil．。)03粉末，XRD物相分析证明其为完全互溶取代固溶体粉末．此热处理温度比国外用溶胶凝胶法制得粉末的热

3、处理温度降低了340。C，保温时间缩短了3h。该粉末可在1340℃下烧结成瓷，此烧结温度比国外用溶胶凝胶法制粉后烧结的温度低了60"C，保温时间减少了3h。考察了不同烧结温度对陶瓷性能的影响。在1340℃烧结得到的陶瓷结构较致密，晶粒分布较均匀。对该系列固溶体材料的介电性能用LCR测量仪进行了测试分析，并测量了介电强度。结果表明：材料的介电常数随Zr掺杂量的增多呈上升趋势，在X=0．10达到极值。材料的居里点温度随zr掺杂量的增多向室温方向呈线性偏移，并随zr掺杂量的增多Ba(Zr。Til一。)0

4、3逐渐出现驰豫现象。SEM分析表明，随Zr掺杂量的增多材料的晶粒尺寸有明显的降低，说明Zr掺杂对晶粒长大有抑制作用。材料的介电强度在25003，一31000V／cm之间，且随zr掺杂量的增多而增大。关键词：溶胶凝胶；钛酸钡；BZT陶瓷；介电性能第一章文献综述PreparationandDielectricPropertiesofBa(ZrxTil．x)03PowdersandCeramicsBySol—GelProcessAbstractAsahighperformanceferroelectri

5、cmaterials．BafiumTitanatehasbeendevelopedintoanewldndoffunctionalceramicsinceⅥ幢inerandSelomonfounditsgooddielectricpropertiesin1942．ButtheTcofBariumTitanateisabout120℃whichrestrictsitsapplicationinroomtemperature．DopedBariumTitanateisthepreferredresea

6、rchdirectiontoimprovethedielectricpropertiesofBariumTitanate．Inrecentyears，theresearchofBa(ZrxTil一。)03ispopularbecausethattheZr4+ismuchmorestablethanTi”andtheTcofBa(ZhTih)O，callbeshifledintoroom—temperature．ThetraditionalpreparationmethodsofBaTi03isso

7、lidphasesynthesis．TheSol—Gelprocesshasadvantagesoflowpriceofrawmaterial，simpleequipments，highpurityofpowders．particlesizecontrollableandlowsinteringtemperature．SointhisworkBa(ZrxTil-x)03powderswaspreparedbys01一gelmethod．Theeffectofsyntheticconditionss

8、uchaspIfvalueandtheheattreatmenttemperatureonthecrystallizationphasewasinvestigated．ThecrystalloidBa(ZrxTil。)03powderswerecalcinedin750*C．XRDinvestigationconfirmedthatthepowdershavethecrystallineofthepurecubicperovskitestructure。Thetemperature