(Ba,Sr)TiO<,3>基无铅介质瓷的制备与性能研究

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以碳酸钡、碳酸锶和二氧化钛为原料,在1080℃首先合成了Ba1-xSrxTiO3粉体,然后加入氧化钇、氧化镁和二氧化锰等掺杂剂,制备了Ba1-xSrxTiO3基陶瓷,烧成温度为1260℃1320℃,保温2小时。本文主要研究了氧化钇和氧化镁的掺杂量以及工艺条件对Ba1-xSrxTiO3基陶瓷性能的影响。采用XRD测试了试样的晶格结构,并用SEM观察了试样的微观形貌。室温条件下,利用YY 2811型Automatic LCR Meter 4425在1KHz下对试样介电性能进行了测试。对试样的体积密度、电阻率等性能也进行了测试。实验结果表明,(一),随锶离子摩尔含量的增加,试样的介电常数、损耗和介电温度变化率均减小,击穿场强增加。(二),随着Y3+离子的掺杂量的增加,试样的晶格常数先减小后增大,晶格畸变随钇离子的掺杂量的增加也表现出了同样的规律,当钇离子的掺杂量超过0.6mol%时,试样晶格畸变达到最小值。室温条件下,随钇离子的掺杂量的增加,试样的介电常数先增大然后减小,并且当钇离子的掺杂量超过1.0mol%时,减小幅度更大;与此同时,试样的介电损耗刚开始急剧减小,然后经历一个缓慢减小的过程之后才略有上升,试样介电损耗随钇离子的掺杂量的变化最低可降至0.0015;试样的居里温度随着钇离子的掺杂量的增加呈下降趋势;试样的击穿场强随着钇离子的掺杂量的增加先上升,然后有一定的波动,随后呈下降趋势。(三),随MgO的掺杂量变大,介电系数温度变化率有变小的趋势,在MgO的质量百分数为2.20%时得到最小值46.50%;MgO具有明显的压峰效应;MgO的掺杂能有效地抑制晶粒的生长。(四),先期加入MgO对Ba1-xSrxTiO3基陶瓷介电性能的效果影响明显。介电常数提高到5860;损耗明显增大一个数量级,最高到达123×10-4;介电系数变化率最小可达40.00%。(五),工艺条件,主要是成型压力、烧结温度和保温时间等对试样介电性能影响不大,但实验确定了最佳的成型压力、烧结温度和保温时间。
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