颗粒尺寸对低温烧结BaTiO3陶瓷密度和介电性能的影响.pdf

《颗粒尺寸对低温烧结BaTiO3陶瓷密度和介电性能的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、颗粒尺寸对低温烧结BaTi03陶瓷密度和介电性能的影响邹亚囡(吉林化工学院理学院，吉林吉林132022)摘要：研究了采用不同颗粒尺寸的粉体经低温烧结制备的BaTio，陶瓷的密度和介电性能÷在BaTio，粉体中添加zno—B!o，一si0：(zBs)玻璃粉，它在烧结过程中呈液相从而降低Ba—Tio，陶瓷的烧结温度。通过扫描电子显微镜、x射线衍射仪和LcR测试仪检测陶瓷的结构和介电性能?结果表明，BaTio，陶瓷的密度和介电性能均受原粉体颗粒尺寸的影响?陶瓷样品的晶粒尺寸几乎和BaTio，原粉体的颗粒尺寸成正比：用平均粒径为8()0

2、nm的原粉体制备的BaTio，陶瓷，相对密度为96％，介电常数达到1440．而且因为添加了5wt％zBs玻璃，陶瓷的烧结温度降到110()℃关键词：BaTio，；密度；介电性能；液相烧结钛酸钡(BaTi0，)是一种介电材料，被广泛的应用在多层陶瓷电容器、光电器件和热释电器件”1“。传统固相烧结法制备的BaTi0，陶瓷，其烧结温度需达到1300℃，但现在的多层陶瓷电容器等新型器件都需要在低温烧结。目前，降低烧结温度的有效方法就是在烧结过程中引入液相”·“。玻璃是低介电性能物质，而且如果玻璃与BaTiO，发生反应会生成低介电性能的相

3、，因此玻璃的引入通常会导致BaTi0，陶瓷介电性能的降低。zn0一B：0，Si0：(zBS)玻璃具有较多优点，比如相对低的玻璃软化温度(约600℃)和与钛酸钡基体有很小的浸润角度(<10℃)”1。因此在我们的研究中采用zBS玻璃作为液相添加剂引入到Ba·Ti0，陶瓷中。颗粒尺寸会影响陶瓷样品的微结构，如晶粒尺寸。已经有一些研究表明颗粒尺寸和晶粒尺寸会影响BaTi0，陶瓷的性能，但大多研究还主要集中在固相法烧结的陶瓷”l。用液相法烧结BaTi0，陶瓷的研究中，主要关注玻璃的组成和添加量对BaTi0，陶瓷的影响，颗粒尺寸对陶瓷的影响

4、研究还很少”’“。所以本篇文章主要研究颗粒尺寸对液相烧结的BaTi0，陶瓷密度和介电性能的影响。1实验1．1样品制备粒径尺寸分别为500nm、800nm、1500nm的BaTi0，粉体原料，被相应的命名为BT05、BT08和BT015。根据摩尔比60．7％Zn0—24．9％B10，一14．4％Si0：的组分采用溶胶一凝胶法制备ZBS玻璃粉体，此种方法制备的zBs玻璃粉的粒径约为300nm。对三种不同粒径的BaTi0，粉体分别添加重量百分比为5％的zBs玻璃粉体。混合粉体加入粘合剂PVA造粒，1．2测试采用HI—TACHIx一65

5、0扫描电子显微镜观察形貌，RigakuD／MAx25000x射线衍射仪进行物相分析。样品被银电极，采用TH2816型宽频LCR数字电桥、xMT人工智能温度程序精密控制仪进行介电温谱测试。2结果和讨论jj。'‘l’；研。．、’㈨、‘7蠹零《c)‘，，‘．佃卜。1_b卜j墨蜊-_、，o多了t、．’：之‘，．．，一i’_．，．：：‘’；。§，。j。．·‘’j，。’。：_5《。·¨●焉～．，．，-；‘}。彰X图1(a)BT05，(b)BT08，(c)BT015在1100℃烧结2小时的SEM图1是采用不同粒径尺寸的BaTi0，初始粉体，在

6、1100℃烧结2小时制备的陶瓷的SEM图谱。从图中可以看出，陶瓷的晶粒尺寸和BaTi0，的初始粉体粒径成正比。在液相烧结过程中，BT05和BT08陶瓷的晶粒生长受到了抑制，晶粒增长不大；BT015陶瓷的生长速率则较快，平均晶粒大小为2．5恤m。液相烧结对陶瓷形貌的影响很明显。90095010001050110011501200Sjnteringtemperature图2不同初始粒径BaT．Os粉制备陶瓷的密度和烧结温度之间的关系图2是用不同初始粒径尺寸的BaTiO，粉制备的陶瓷的密度和烧结温度之间的关系。可以观察到，在900—1

7、000℃区间内，密度增大较快，在约1100℃时，密度达到最大，高于1100qC烧结，密度没有明显的增大。由此可见，陶瓷的致密化过程开始于900℃，在1100℃时致密化程度最高。添加5叭％的zBS玻璃可使BaTi0，陶瓷的烧结温度降低200℃。在下面的研究中都采用1100℃烧结的BaTi0，陶瓷样品。62J北工彳鳕2015年11月采用粒径为1500nm初始粉体制备的BaTi0，陶瓷具有最低的密度。对应于sEM图可以看到较大的气孔，陶瓷素坯的松散结构是这些气孔的来源，用大粒径的粉体压制陶瓷往往会引起不紧密的结构。并且当玻璃转变成液相

8、时，它将填充到最近的空隙中，浸润不到较大的孔洞”’，导致在液相烧结过程中，大孔洞很难消失。由此可见，大粒径初始粉体对液相烧结制备Ba—Ti0，陶瓷是不利的。当BaTi0，初始粉体粒径较小时，它和玻璃粉体的粒径差减小，会导致玻璃的不均匀分布”1。BT05的粒径与玻