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BaZrxTi1-xO3体系材料是具有显著的介电非线性特性,是制作移相器等可调微波器件的候选材料,具有重要的应用前景。本论文采用柠檬酸盐法合成BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)超细粉体,通过常规固相法制备了BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)体系陶瓷,研究了烧结温度、组成对BaZrxTi1-xO3体系陶瓷的结构和介电性能的影响,探索提高BaZrxTi1-xO3体系陶瓷的烧结性能和介电非线性性能的途径。
研究了柠檬酸盐法合成BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)超细粉体的工艺,通过实验研究了适当的合成工艺条件,发现在0.8℃/min的升温速率(热处理过程中300℃以后)和600℃的热处理温度下可以制备出单一钙钛矿结构的BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)粉体,粉体均匀细小,粒度分布均匀,平均颗粒大小~50nm。
研究了烧结温度对BaZr0.2Ti0.8O3陶瓷的烧结致密度、结构和介电性能的影响。发现采用柠檬酸盐法合成的BaZrxTi1-xO3超细粉体制备BaZrxTi1-xO3陶瓷样品,可以显著降低陶瓷样品的烧结温度,基于BaZr0.2Ti0.8O3陶瓷的相对密度和介电性能确定,其合适的烧结温度为1270℃。在该温度下,BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)陶瓷样品的相对密度达到92%-94%。
研究了组成对BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)体系陶瓷的结构和介电性能的影响。发现随着Zr含量的增加,BaZrxTi1-xO3(x=0.2,0.25,0.3)体系陶瓷介电常数和介电损耗减小,并观察到该体系陶瓷由弥散型铁电体变成弛豫型铁电体。当Zr含量为x=0.3时,BaZrxTi1-xO3体系陶瓷样品达到较好的综合介电性能。在10kHz的测试频率下,BaZr0.3Ti0.7O3陶瓷样品的介电常数为3760,介电损耗为0.65%,在10kHz和20.0kV/cm直流偏置电场下,其可调性达到65%,优值系数FOM为100。