（材料学专业论文）BNTSrTiOlt3gt基陶瓷电容器材料的制备与介电性能的研究.pdf

中文摘要 目前随着全球科技与工业的飞速发展某些电子元器件越来越成为人们日常 生活中必不可少的一部分，而这些电子元器件却大多数含有对人体和环境有害的 物质，在日常使用或被废弃以后会对人们造成伤害对环境构成污染，因此现在人 们迫切需要有一种性能可以与之媲美而又不会对人类和环境构成损害的无污染 的新一代电子产品的诞生。寻找一种新型的、环保的、高性能的无铅陶瓷电容器 介质材料成为各国材料研究人员的共同目标。 本文以s r t i 0 3 和( b 沁n a o 5 ) t i 0 3 材料为研究对象，通过对体系进行掺杂改性， 以提高材料的介电性能，达到实际应用的需要。针对s r t i 0 3 的居里点处的介电 常数很高，可达几万左右，但在在常温下为顺电相，介电常数较低，使用起来很 不方便的缺点，而( b i 05 n a o5 ) t i 0 3 的居里温度为3 2 0 。c ，由于两种材料结构相同 ( 钙钛矿结构) ，组成接近，因此讨论s r t i 0 3 - - ( b i 0 5 n a o 5 ) y i 0 3 二元体系的组成与 性能的关系，并掺杂m n c 0 3 ( 0 1 3 w t ) ，y 2 0 3 ( o 1 3 w t ) ，m g c 0 3 ( 0 o 5 w t ) 和c e 0 2 ( 0 0 5 w t ) 进行改性。 实验结果显示：各组分试样分别在适当温度下烧结，获得了烧结良好的瓷体。 室温下s r t i 0 3 系陶瓷的介电常数随着b n t 加入量的增加而逐渐提高，达到一定 峰值后又逐渐下降，其最高可以达到4 3 0 0 。在( b 沁n a o5 ) t i 0 3 - - s r t i 0 3 基础上掺 杂m n c 0 3 ，y 2 0 3 ，m g c 0 3 和c e 0 2 时发现，m n c 0 3 掺杂具有居里峰展宽效应及 压峰效应；y z 0 3 掺杂对降低( b 沁n a o5 ) t i 0 3 一sr ，n 0 3 的介电损耗有一定的改性作 用；m g c 0 3 具有居里峰展宽效应及压峰效应，同时m g c o s 的掺杂有利于抑制晶 粒的生长；c e 0 2 的加入使( b i o 5 n a o5 ) t i 0 3 一s r t i 0 3 体系的烧结温度大幅度降低， 烧结温度范围变窄，而且加入c e 0 2 后体系的致密度提高，c e 0 2 对于 ( b i o s n a o5 ) t i 0 3 一s r n 0 3 体系同样具有压峰展宽的作用。 关键词：无铅；钛酸锶；钛酸铋钠；介电性能；掺杂改性； a b s t r a c t a st h es c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dt h ei n d u s t r yd e v e l o pr a p i d l y , s o m ee l e c t r o n i c c o m p o n e n t sa r em o r ea n dm o r en e e df o ru s ，b u tt h e s ec o m p o n e n t sa r em o s t l yh a v et i l e h a r m f u la d d i t i v e sw h i c hw i l lh u r th u m a na n do u re n v i r o n m e n t n o wp e o p l eu r g e n t l y n e e ds o m eb r a n dn e we l e c t r o n i cc o m p o n e n t sc a nb ei n v e n tw h i c ht h e s ec o m p o n e n t s ， c a p a b i l i t yc a nc o m p a r ew i t ht h o s eo l d t h em a t e r i a l sr e s e a r c h e sa l lo v e rt h ew o r l d h a v ea i m e da td e v i s i n gan e w , n o n p o l l u t i n g ，h i g hp r o p e r t i e s ，a n dl e a d - f r e ed i e l e c t r i c c e r a m i c s s t r o n t i u mt i t a n a t ea n db i s m u t hs o d i u mt i t a n a t ea r ei n v e s t i g a t e di nt h ec o n t e n t w eo p t i m i z et h ed i e l e c t r i cp r o p e r t i e st om e e tt h ed e m a n d sf o rp r a c t i c ea p p l i c a t i o n sb y d o p i n g a st h ed i e l e c t r i cc o n s t a n t so fs t r o n t i u mt i t a n a t ea tt h ec u r i et e m p e r a t u r ei s v e r yh i g h ，c a l lr e a c hs e v e r a lt e nt h o u s a n d ，b u ta tt h en o r m a lt e m p e r a t u r et h ed i e l e c t r i c c o n s t a n t si ss m a l l ，b u tt h ec u r i et e m p e r a t u r eo f b i s m u t hs o d i u mt i t a n a t ei s3 2 0 ，a n d s t r o n t i u mt i t a n a t ea n db i s m u t hs o d i u mt i t a n a t eh a v et h es a m es t r u c t u r e s ( p e r o v s k i t e ) a n dc l o s ec o m p o n e n t s ，s ot h ec o m p o s i t i o nd e p e n d e n c eo fd i e l e c t r i cp r o p e r t i e so f s t r o n t i u mt i t a n a t ea n db i s m u t hs o d i u mt i t a n a t e s y s t e m i s s t u d i e d ，m n c 0 3 ( p 】3 w 圩a ) ，y 2 0 3 ( 肛】3 w t ) ，m g c 0 3 ( 0 - 0 5 w 竹a ) a n dc e 0 2 ( 0 - q ) 5 w t ) d o p i n ga r e p e r f o r m e d i tw a sf o u n dt h a tw e l l s i n t e r e ds a m p l ei nv a r i o u sc o m p o s i t i o n sa r eo b t m n e da t d i f f e r e n ts i n t e r i n gt e m p e r a t u r e f r o mt h o s em e a s u r e m e n t s ，t h ed i e l e c t r i cc o n s t a n t sa r e i m p r o v e dw i t ht h e i n c r e a s eo fa d d i t i v eu m o u u to fb n t i ft h ea m o u n tc o i n t i n u e i n c r e a s e ，t h ep r o p e r t i e sb e c o m ew o r s e ，t h eo p t i m u md i e l e c t r i cc o n s t a n to f t h es a m p l e s c a nr e a c h4 3 0 0 w h e nd o p e d m n c 0 3 ，y 2 0 3 ，m g c 0 3 a n d c e 0 2 i n t h e ( b i 0s n a o5 ) t 1 0 3 - - s r t i 0 3 c e r a m i c s ，w ec a ns e e ：t h em n c 0 3d o p i n gc a nm o v ea n dp r e s st h ep e a ka tt h ec u r i e t e m p e r a t u r e ；t h ey 2 0 3d o p i n gc a nd e b a s ec e r a m i c s d i e l e c t r i cl o s s ；t h em g c 0 3d o p i n g c a nm o v ea n dp r e s st h ep e a ka tt h ec u r i et e m p e r a t u r e ，a n di tc a nr e p r e s s e st h eg r o w t ho f t h ec r y s t a lg r a i ni nt h em e a n t i m e ；t h ec e 0 2d o p i n gc a nr e d u c e ( b i o 5 n a os ) t i 0 3 - - s r t i 0 3 c e r a m i c s s i n t e r i n gt e m p e r a t u r eo b v i o u s l y , a n d i tc a nn a r r o wd o w nt h es i n t e r i n g t e m p e r a t u r es c o p e ，i n c r e a s et h ec o m p a c td e g r e eo ft h ec e r a m i c s ，p r e s sa n dw i d e nt h ec u r i e p e a ke q u a l l y k e y w o r d s ：s t r o n t i u mt i t a n a t e ；b i s m u t hs o d i u mt i t a n a t e ；d i e l e c t r i cp r o p e r t i e s ；d o p i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨注盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 划趣 签字日期：知一占年月口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤洼盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 壹山趁 签字日期：泖5 年月，口日 导师签名： 步豳方 签字日期：厶年) 月、。日 天津大学磺士鬟毕鼗论文 l 1 课题的撼出号辫瓷鬻爨 差。l 。l 谖瑟懿疆究鹜鬟 第豢绪论 蘧罄垒球赘按与羔渡承学戆憨遴掇蒲，越米越多黪鬻新技术电乎产晶避入 人 f 】贻生滔以及粒人们的生潢息爨耀哭蛉领域。聪这些改变了太船璧瀵游嗽予 产瑟又豢袄赣蕊蓬蔽它辩懿每个耄予元嚣释瓣存在，透魏飙鬏滚圭浚，毫予嚣 器髂莰谤秘燃产鼓零戆撼辫凌怒了入突藏滋豹馥喾，磷戬说这骜激予煎器辞鑫经 成为人 髓目辫生活串必不w 少黪一部势。 t 其中毫褰器是魄子设备孛大量搜粥麓囊要凭襻乏一，瑟论燕鼗工农犍、鬻黪 辩攀强究，滋爨在嚣鬻雯游串，舔有整广泛鹣藏希。灏琵，睾在十九畿纪，入们 就歼始了黠窀的研究，先嚣进璃了各糟糕黼作势夯壤黯毫容器。侧懿，低夯电器 器蔽母壤密器、电解电容器和陶瓷电容器簿。在这众澎的电容器中，陶瓷电容器 鑫黎了憝袈邈薰要戆逮佼，髯瓷奄褰器怒懿蘑鬻瓷侮毒镑壤鼹麓一耱畦容器珑 醚o s 型器髂警嘏容器粪鸯夔大瓣瞧窑爨，嚣翦毙羧y - 泛缝建趱予嘏荦产掇璐黢舞 制造领域，丽谢些电子产晶需要在较为恶劣的环境下工作，因此遨些电子产晶避 巍暴劣琴缓缝彦懿蕙羲妻撩取凌子缀成该鸯予产瑟戆蠢器势瓣搜栽瓣菇繇。一般 潦漭，黠予魄密器熬簧袋叠三溪毒；( 1 ) 疑骞较嘉懿瓷器器 2 鼹窍较撩羚奔壤 损耗；( 3 ) 舆谢较高的抗搬穿强度；( 4 ) 具肖较强的耐腐蚀性；( _ s ) 县肖一定黪 强度 6 ) 篡骞撬熬震链； 3 5x 1 0 4 、p 1 0 1 1 n c m 、t a n s 哥熬生残不希螫遗瑗黪穗，荔混杂，褥不骛缝度离 的粉体；( 4 ) 表面活性差。易形成团聚体；( 5 ) 反应进行不完全。 1 6 2 化学共沉淀法 在食毒多耱金爆鼹离子数溶滚串燕入沉淀裁君，掰畜辩离子完全沉淀懿方法 叫做共沉淀法。此方法还可以分为革酸( 数) 共沉淀法、碳酸盐共沉淀法、过氧化 氢共沉淀法和氯氧化物笑沉淀法。 一、革黢( 盐) 共沉淀法f 8 2 】 以草酸或草酸盐 8 3 】作为沉淀剂，在一定的条件下使锶和钛熬同沉淀，生成键 铰的前驱体。如将硝酸镑的溶液和钛酸四丁酯按照一定的比例混合，用草酸把它 艉戆磷焦潺苓戮1 。5 3 。5 ，凌一怒戆懑度节反反一定豹黩窝瑟得裂 s r t i o ( c 2 0 4 h + 4 h 2 0 沉淀，经过分离、洗涤、烘干、煅烧就得到了钛酸锶粉体。1 9 9 0 年r a j i vd a y a l 1 6 用喷雾反应法( s p r a y r e a c t i o n s r ) 合成了钛酸锵系粉体，此法将 转统熬擎酸( 熬) 共滋淀法葶瑟喷雾热分鳃法仑二力一。为了黪壹霆甄曩二钦豹尉爨拳 解，把它先加入到乙醇中，然后加入水配成溶液辩与氯化锶溶液混合均匀，最后一 同喷入革酸水溶液中，此时也娶控制好p h 值，沉淀的处理方法基本与上面的方 法一样。 若用制备钛自粉的中间产物偏钛酸和可溶悭锶盐氯化锶为原料，草酸铵为沉 淀嗣，不仅可降低反应成本，沉淀剂韵用量也可减少，反应条件也没有以草酸傲沉 淀剡时鸷裁，骥以摆对寒滋此法更具有工鼗证生产熬蟹孬健，有缀磐豹疲用价僮 和前景。 二、碳酸盆共沉淀法l 州 方寒会f 舒l 等按一定妻馨瘴象毙琵嬲罂氯纯钛裙氯缘镪溶液，滗合予碳酸铰溶 液中并且用氨水调节p h 值。反应数个小时以后，把沉淀过滤，洗涤，干燥后研细， 最艏煅烧，酃得钛酸键粉体。 l 毙共淀淀法裁缮瓣粉体奉孝糕骞炎好熬能学鹭驾缝耪烧终毪魏，掰褥瓣静产品 纯发较商，粒径小，生产成本比革酸( 热) 共沉淀法低，工艺简单易于实现工业化， 但是煅烧温度仍较商。 三，过氧佳氢共淀淀法 8 6 1 将氯化锶和四氯化钛溶液混合，鞭配制一定量的稀氨水溶液，然后将两种溶 液同时滴加到含有过氧化氡、氨水和氯化铵配成的反成母液中，在氮气的保护下 反盛一定黠趣，最压德裂黄色熬过氧绽物蘸体沉淀，经洗涤、烘于籍孬遴行缓烧， 最后得白色的钛酸锶粉体。 四、氢氧化物共沉淀法捧” 天津太学磺士舷毕监论义 将秘戴纯铁和氯纯舔按亿学计蹙比配铡成求溶渡，在搅拌的情况下漆入浓度 梵4 m o l l 懿慧氧毪镶，在始下连续爱瘦足令零辩。褥筑产螽巍1 0 0 c 予揉l o 令 小时左右鞠研得到产晶，此方法不涉及商温反应，璇且产物的粒度均匀，被径 0 1 o 2 p m 。 1 6 3 分爹泼淀法 徐明霞f 8 嚣】发现以氢裁化物做共沉淀剂直接制备钛酸锶粉体的方法虽然简单， 毽是既法搭瓣粒子豹荸分毅性爱耪体瓣缝度受到一霆瓣影魄，嚣淹霹舯离子沉淀 戆蠼蘧与s 尹裹予沉淀黪磷篷褪麓悬殊，嚣显麓筑奎藏抟溅淀粒孑静彩态蓐 沉淀剂的种懿、浓度等肖关，并且对躲个过程也有影响。所以把沉淀的过程分成 两步来籁备赦黢锶矜俸，井将就法命名为分步沉淀法。魇氢氧纯锄e 持3 溶液做为 沉淀蘩，在灏藤烧麓串敷入强鬟毒l 二铰秘疆酸滚滚，揍搀鲍霹簿滚勰缀氧德镶溶波， 调节p h 值簸中性，得到t i ( o h ) 4 2 h 2 0 自德沉淀，褥加入适量乙醇将溶液分散并 快速揽捧溶液，然蓐褥翱入氯亿锯溶液，这辩要补充一窿量的氢氧化钠溶液，搅拌 均舒然爱在一定湿度下葳艘冗令小时，斑予藏量豹增嬲傻t i ( o h ) 4 2 h 2 0 溶解生旗 了涕0 】奈配离子，就酝离子受霹与s p 爱应生成镳酸锶自色沉淀，将沉淀洗涤， 过滤，焱予筇w 褥笺镶酸锩耪俸。本方法可懿控裁最僚泛艺条件，从而得瓢商纯度， 高收率的越缨粉体。加入忍醇震可以熨姆瓣分数粉料，得到粒经小，粒菠分鸯窄， 擎稳粒弪羹3 6 n m ，嚣萎工艺麓攀，荔予王鼗生产。叛袋素裁氢畿纯镳为凌淀裁， 在低温下馨霹合成斋纯，越缀，荦分散栏好静晶态钦激镶粒予。实验表明沉淀树期 尿綮作沉淀粼，有利于粒予球形化和肇分散性，筑氧纯镳为沉淀粼与钛羧锈粒子 最纯帮提离收攀关系密切。赝褥撵晶鲍粉宋纯度达到9 9 9 鞋上，基羚拳活性囊， 平均粒径兔2 5 n m ，s r f r i 援：毽霉叛整铡。与主嚣秘方法稽琵掰缮猫的粒子分敬髋 好，牧度分猫譬。但仍窍氢畿化锶靼碳黢镪杂质。 1 6 4 承热滚 零煞法鼹潮备优矮辫瓷耪俸酌湿纯攀方法之一，近年来被广溅瘟用于钛酸镪 皴米颗粒的制铸中。根摄水热反应时掰用黪压力条幸掌誉恩，胃默分终豢鬟承热浚 髑囊疆承熬浚。 一，鬻驻窳熬法 通过四氯他钛水鳃制橼凝胶状的钛黢，然后逮入氮气，敖爨数爨重瓣。取鳖缎 豫锾强体，溶鳃剃水中煮沸，过滤除去生成翡骏酸镪杂痰。滤渡在不接触空气黪条 释下，焉氮气攥护燕入盛蠢铁酸稳夏盛器中，菠应避鞭残氮气攘护下，搅捧，热热 反应一定时间，搬得到的产鼎过滤洗涤几次，乎燥慝鄂褥舞色粉泰产品。戴法熬烧 天津大学碳士舷毕业论文 照温度低1 0 0 * c ，粒径在5 0 5 0 0 n m 之阅，粒子为球形，产秘质豢缀有应用份馕。 二、麓攫拳熬洼潮“ 高压水热法是指在特制的密闭反威器( 通常是举锈钢或内衬浆四氟乙烯的离 联反应簸) 巾，采用水溶波作为反应体系，通过将反威体系加热楚临界温度( 或接 近蝰雾潼度，在爱宠俸聚孛产生褒聪繇壤嚣遴孝亍觅枫台藏与撼謇季瓤各携一耪蠹 效方法。胡嗣强 9 3 1 蒋把硝酸锶和蒸馏求魏入有嚷磁搅拌的离压反应釜巾，按照纭 学计量院船入氛氧化钾，嫩成氢氧化锩。然后将四筑化钛在氢氧化钾水溶液中水 解，加热近沸，产品撼滤，洗涤鬟趣入餐巾，在一定麴瀑废下翔热一投黪超褥到流 淀，貘予餮甏懿褥窭；产秘铗骏锈糖泰。 在承熬介质中，翦驱物氡氧亿锶糯水合二氧化铰溶解转化成s r 2 + 和t i 0 3 2 - ， 进行化学反殿生成嬷溶鲶产物铍酸镌。也霹用钛黪魏溶液攘入到勰压反应釜巾的 氢戴纯锶溶液，一定麴瀣痍下反应数，l 、嚣重，凑心分襄榉燕，用臻数洗涤，乎爆，鄹褥 弱较绝韵敦激镪耪采，其矿纯裁旁j 的髭鬣氧纯镡。该缀原料涮褥静产搦含有碳酸 锶杂质较多。水热法孛照体熬生成魏黛长燕在承套鹱巾反笈溶攒俸爱宠成瓣，反 应过程中不辫瑟煅烧；粉体直接从液榴中得到，结鑫党好，翕粒发肖完整：由乎滠 发糕减少了鞭子黎壤豫秘臻聚豫存荚等l 辩j 逶遥鸯籍入表瑟溪谯麓来减，l 、羧予麓 的掇互傍趱力，熙止嬲聚，效果逐是缀骥显豹) ：羧髂麴溪性意粒镪达到纳寒级，跌 而掇高了钛酸锶的物理和电化学性能。但缺点是反成念成时间长殿不完全，过稷 不容荔控铡，竣冬残零高藏存在一定熬惫验性。 1 6 5 溶胶一凝胶法 9 5 “9 6 j 溶获一凝狡法是2 0 瞧纪酌年代发展越来黪耱蔫各玻璃、瓣瓷等无娩材瓣 靛王艺，该法已经放成功辩用采铡备缡涞钦酸锯颗粒。瑷钦簿赫霹镪盏为骧料， 珠群得至均蝴溶胶爱，翔入溶裁、健睨嬲、鍪会裁簿形成无滚动憋零溶疵在一定 条件下转化必均匀凝胶，除去有机物、水、酸根后进裙子燥、热处蠼，最藤得到缝 米懿镊酸镰鬏羧。裁取定量熬瓣酸键豹拳溶滚，嚣毅与醋酸键等摩象鹣铰酸瑟 丁黧溶予一滋熬豹冥涎黪巾，在裁烈搜撵壤掇下把醚黢键豹承溶激潦翔裂铁酸瓣 丁酯溶液中，继续搅拌几分钟后在空气中静震一段时间，便德到乳自色结实的凝 胶。凝霾老魏凝寝募嚣释秘承震，再霉予疑努烀下滋予，鬏嚣煅烧蠖霹戳露褥绒涨 缀兹钛酸键耪寒。要获霉菇粳毒，粒径分；蘩稳匀豹钛羧键耪寒，关键在予裂各臻壤 的溶胶，凝腔。程制备凝胶时，至少考虑以下三个因索的影响：溶剂、水量茅p h 德， 凝髂解影响霹以参考文献卿。簌秀籁 g s i 等将醋黢锯溶解予冰麟黢帮承按一定 魄铡瀣台懿溶液孛，球酪酸楚溶蘩及鳌食裁，攫箨滚翻疑黢嚣丁酝鹃乙嚣溶滚，势 加入化学添加刺丙三醇，制得溶胶，陈化段时间朦褥列凝胶，烘于艏煅烧即得镪1 钛矿疆钛酸镱粉末。丙兰辞的加入可以使透明凝胶妖时间放惹而举开裂，结构均 ，乏津大学硕士生毕业论文 匈，主簧楚黻为丙量酵敬交了胶粒袭褥鹩滤湿性熊，避免了干燥避程中超缨粉产 璧嚣蒙豹现象，鬟嘉了凝蔽熬笈量氇使褥产耪套楚好瓣蟊骏。颧交壤摄遘了农褥 到凝胶艏，煅烧过稷采用微波加热烧结工麓不仅降低了反威温度而且褥到的鞭粒 娶现球形，糨径也这到纳洙级。牛新书壮0 0 l 以硬脂酸为溶剂的溶胺一凝胶法 1 0 1 1 ， 将錾铡静醛酸锯港予熔融戆硬黯致孛，在l o o 下麴魏使酸酸镑全都潘撰并教懑 酯酸气体，形成澄清溶液，停止黼热，掩溶液温度降低艏热入与镪蒋摩尔豹钛酸四 了酯，豳流段时蠲，在警气中冷帮籍，陈化转变为邂明的干凝胶，最麝再溅烧即 谚褥至颗糍均匀呈球形，平均被径为6 融致纯度离躺钛酸锶晶俸。 ， 溶获凝驳法苓纹旋矮子耱薅熬露l 餐a i j a l n ，h u y o n gt i a n 帮0 2 叫0 4 1 还把 它应用弱了薄膜静翻备巾。它的基本瓤瓣和粉俸的秘备裙筒，将钛酵赫与镱敖合 成的溶胶吸附在树底上，转化必凝胶，然詹干燥、鞭烧热分勰，除去里纛的鸯壤物 _ 嵇瘩分，簸魅褥到纳米熊薄膜。与其襄鹣裁各方法棚魄，溶胶一凝茨法毒 ；乏下缆 意：l 羲痰糖之篱在分子承平士德舍：( 2 ) 很容荔均匀定量媲掺入一些徽量元索， 实现分子承警上黪均匀掺杂，在薄膜黪剁螽中，这饶点曼霉导楚沟重要：( 3 ) - q 霆 相反应相比，化学反应容妫进行，合成濑魔低：( 4 ) 产懿纯度高，糍经小鼹分布窄， 纯学溪魏麓。毽露辩它瞧存在一些获杰：( 1 ) 一簸袋燧袅矮酵蕴必原辩，菠奉藏麓， 恧鼠有臻原料为有机麴，对健康有害：( 2 ) 胶毒艺过羧缓慢，延长了禽戏爨麓：( 3 ) 易 产生团聚问题：( 4 ) 制各的薄膜致密性麓，渝度变简麟念出现龟裂现象。 重。7 课舔酌磷宠蠢寨 根摄艨慰点移动原燃，本次研究搜用铁酸铋钠( 薅舔鼢娃) 与钛黢撼按魄 爨混合撂秀魄骞器配方孵主睾辜。由予电余震只学纛鼹受蜂辫邋其会耄性能才最 高，嚣一藏情澄下憨撵麓星蜂虢看豹部势穆秀室溢游翡工襻嚣域，霞秀薤在该送 域的电介质黔俞电系数强度鼓线变他的比较乎缀，所以其撼裁熬稳定性懋魄 鞍离。因此研究的首要工作是计算出个b n t 岛钛黢锯混裔的含理比例。 稳定了b n t 每敬蔽键漫会魏毙铡之爱，我煞甏婺考瘪翔穆才麓撬薅陶瓷髂 的性能，弼黠降低嘲瓷体盼余震损耗。遮一点可以懑避选择会适的添热刹寒瑟凌。 根据各添加剂改变陶瓷介腱性能的不j 弼需簧根据情况选择合适的添加剂，但由于 添麓裁懿蕊入蓬凡警郝怒擞耄黪一般郝在鼙尧缓，翅聚援入薰稍徽少一点或多一 点帮会镬毪艉产生截然不灏翡交琵，嚣我藏 i 霪要遥避太爨实验寒瀑筏窭一耱最骞 效的添加剂和它的最合理的加入比例。本次研究过程中使用的添加剂包括钇、镟、 镶、钵等。 熬入琴瞬添艇裁熬试襻浇缝竞肇翁需簧涟霉毪蕤溪渍，嚣试麓主要爵容包旗 陶瓷试片的厚度、直径、电容、损耗等，然后再通过公式计算出陶瓷片的介电常 数秘奔震撰糕。对辫瓷试麓进行降溢每辩澄时的褴鼹测试，优选介亳常数高、损 天津大学磁士难毕业论文 耗小、晟性链随温度变化小的陶瓷秘辩的酝方和置芝。 一蒌望奎堂篓圭蹩芝些堕塞 第：章实骏过程 2 1 实验药晶和主要仪器 2 。l 。l 嚣料娥格及爱方 本次实验所采用的受要原料青# b f 2 0 3 、t i t h 、s r c 、y 2 饶，m g c 0 3 等，其 中b i 2 0 3 、n a 2 c 0 3 、s r c 0 3 和聪0 2 用于主晶相的合成；y 2 0 3 、m n c 0 3 及m g c 0 3 等俸为掺杂缌磐。， 箕垒产厂家移巍籍凳袭2 i ； 表2 ，1 赋摹季骥爨袭 2 。l + 2 实验仪器与设备 1 g 7 1 型工业天平 电巍分橱天平1 3 2 8 a s x 盛1 3 蒸潦籍式电辍妒 玛禚电炉 w i r l 徽鞍稼黪凝 n y l - 5 0 型5 0 嚏实验鹱力枫 l 铊鍪亳熟鼓风干澡籍 g i r a k ud m a x2 5 v 庄雹君镌x 射线衍_ 身雪彼 p h i l i p sx b 3 0e s e m 激扫描电镜 y y 2 8 1 1 篓a u t o m a t i c l c 袋m e t e r 4 2 2 5 毫容灏量搜 z e 3 6 鍪褰辫诤 2 2 实验主瑟正艺流程灏说瞬 本实虢采用的是传统瀚相法陶瓷电容器生产誓就，其基本工愁流程如下潮： 天津大学硕士嫩毕业论烹 1 节蠢黯器蔓蕊遵程滋甓鳐苓； l 、嚣辩；鉴手本实验懿主配方蒜经袋熬，掰瓣搬疆蘩方毙计算熬后避移称 量一按照定的比例，阕精度为千分志一的工业必平称料。 2 ，球縻；实验袋甩黪建漫法球磨，愿静l o 1 0 c m 尼龙球塞瓣，内装玛瑙球， 瑷糕；球：水；l ：l ；2 戆萋羹逮藏入耪薅及去离予窳，耨球露壤安装在行鬣霆 球滕机上，使球磨罐密封，以免造成配料损失。在1 2 0 v 电艨下溅黪，对闯免4 8 小对。 3 ，嫫t - ：掩瀑壤爱翁辩装鬟予爨襞审矮子，激发控裁在t 0 0 1 2 0 c 妻骞。 4 、预烧：预烧是非常关键的一步。曾先应掇摆差热分辨确定潦度范鼷， 褥根据实验确定具体的濂度。实验中s 州0 3 粉体及b n t 粉体分别在1 1 0 0 和 7 8 0 下预含戏，徐滋对髑楚2 ，j 、露之鼹随妒冷却劐童瀑。壤烧j 篷程在天津实虢 毫妒厂生产豹鍪号为k s p - 1 0 - 1 6 a 熬籀蕊宅隧炉孛送行。确霆颈烧温度禳重要， 因为要较好的发生固相反臌并且充分排除c 0 2 气体，擞成比较完憋的s r 瓤0 3 粉体 及涨磁体。激度若是编低，粉瓣活缓怒，有纛予瓷体烧结，毽会成不充分鼠影 薅藏罄娃麓；滋凄若是编蹇，裂耪瓣坚硬，淫蠖差，= 次配辩较漆子瘗缍窝混会 均匀，同聍还簧防止爱威髑部低共熔物。 5 、二次麓辩：戳s r t i 0 3 戈篓准接麟尔嚣分院麴入( 翔b n t ) 或震爨酉分魄 ( 鳃m n c 0 3 ) 加入掺杂物，用耩度为菇分之一的分辑天平熬辩以确保鼹疫。 6 、二次球蘑：这次琢黪筋鼙静是瀵料帮瑭缨，戳增麓原料活性，秘采趱 滋法球塞，麓虢o xi o c m 尼龙辣密溱，内装骂瑙球，戳瓣：球# 承= l ：l ：1 5 姻重星比放入颥合成料及擞离子水，混辩和混磨岢寸阋魏6 j 、黜。 7 、蛾子：灏步骤3 。 8 、造羧；戆粒掰联豹糕合裁秀凌蛩孬分毙为5 酌糙後( 袋五烯霞勤，造裁 般在研钵中避行，一边加糙食剂一边研摩，混合均匀艏过4 0 霸黪。 9 、成型。实验采用予糕成型，在一定聪力范溺内娥型压力影嗨势誉大，一 般采壤l 鞠瓤鹣瑙麴醚羚，熟压透凄要逶当，所藏聪力遥大羲聚乏烯酵瑟量举巍 均会造成层裂。察验采用茹1 0 3 和毋1 5 1 的模具制成照片。 l o 、烧成：将成型后的样品放在二氧化铱垫板上放入s x 6 。1 3 黼温箱式电阻 一2 昏- 天津大学颈士雀毕盐论文 妒孛烧成，羚与片乏阉甓商二氧纯镑魏料。实验所选定的烧结瀵痰根掇配方熊不 辩骞较大交像，囊蘩溢度范鋈舞1 2 2 0 - 1 2 6 0 ，舞滚速度投裁为每枣嚣孝3 0 e 一 ，其咿分别在1 2 0 c 和2 0 0 ( 2 保温2 0 分钟排胶。羧制电压，供证，多l 烧结瀵魔 保温2 h ，幺尉试样随炉冷却到室温。烧成工艺对予崩结性能有懋关重要的作用， 它决定辫瓷麴诲多关键参鼗：照粒兹文露、鹈分蠢、鼷爨翦钵羧分数、瓮藐弱形状 和多少等等。 表2 2 备体系烧结温度 体系凝结滋壤 s r t i 0 3 俸系孛掺杂b n t 1 2 3 0 一1 2 6 0 ( b i o5 n a o 0 t i 0 3 8 r n 0 3 体系中掺杂 1 2 3 如1 2 5 5 m n c 0 3 ( b i o s n a o s ) t i 0 3 - - s r t i 0 3 侮系孛掺杂 1 2 2 5 1 2 5 0 y 2 0 3 ( b i o s m a 0 5 ) 瓢o 旷嗡r t i 0 3 体系中掺杂 1 2 3 m 1 2 4 0 m g c ( b i o s n a o s ) t i 0 3 - - s r t i 0 3 体系中掺杂 1 2 2 秘- 1 2 4 0 c e 0 2 l l 、被锻；籍烧成嚣瓷冀上瓣二霉e 弦镑麓秘清除嚣，在纛为斑下终瓷冀鞭熬， 两筒均匀涂敷银电极浆料，在5 3 0 下烧渗1 0 分钟，4 0 0 可以取出，然后放鬣定 气串侠速冷潮麓室溢。 | 2 、溅试；剽焉孛鬻天津露无缓奄六厂生产懿鞭2 8 1 1 螫a u t o m a t i c 搿袋 m e t e r 4 2 2 5 电容钡8 量仪测浇片的电容爨、介质损耗，测试频率为1 k h z 。电容- 照 及余震援糍髓滋度交亿熬溯量程毫歪撩瀣的炉雨遴襻 瓷片豹断磷形貌分析便精 p 瑚四s 飘- 3 0e s e m 型糖撼电缝；x 射线辑射分拼馊爆g i r a k ud m a x 2 5 0 0 v 穷昭丞动x 射线衍射饺 程据下述谛雾试榉懿介宅鬻数窥奔麓攒耗： 。1 4 4 。c h ) 参二 打1 秽2 赢( 2 - 2 ) 式孛；| i 试样匏厚度( c 越) # 垂试样的电投豢缀嘲) ；c * 试榉的电容爨 圆瞬多灏试频率；d - 奔鹱攒耗戮鼗。 2 。3 实验设计麓方案 天津大学硬士生毕弛论文 实羧谈谤主要分为掰部分； ( 1 ) 配方凌诗。瓣乎麓耩疆究寒瓷，选择一个合适瓣蘸蠢至关霾要。辩努 的选择主黉取决予材料的性能。由予本实验的一个惠要目豹是螫获得一静懿介电 常数、低损耗和低介电漱度变化率的试样。因此选取s r t i 0 3 为基础黻方，通过 疆究不弼擞入秘掺杂薰辩改谯s r t i 0 3 秘瓣毽簸务穷嚣斡影嫡，臻定榜瓣鞠较毪 配方。 ( 2 ) 制备工艺条件的设计。材料的配方选取之后，选取合适的正艺条件是 获褥羲袋健熊糖精豹关键。零实验巾，王艺条箨童装氮括球磨孵阕、羲烧滋嶷、 成型毽秀、烧戏瀑发及豫滠辩蠢等。裰攒酝参鬻文献器本实验塞已熬爨熬数舞， 球磨时间和预烧温度可以确定，因此，本实验主要研究了成型聪力、烧成温度和 缣瀣露溺辩誊| 瓣毪驻煞澎璃。 吨2 一 天津大学磷士生毕啦论窝 第三耄缝暴毒讨论 3 。1 魏入b n t 对s r t i 0 3 介蒺瀚瓷饿雏的影懒 s r t i 0 3 辩瓷终蔻一释耨兴魏辫瓷材瓣，宅苓霞麓霄赛葑魏舟感特栏( 萄驻涮 逵孛毫嚣辫泌毫容器雾滚器屠羯瓷嘏梅嚣) ，瑟盛镌还吴膏优髯的压敏特後。在 其愈电性能方蕊它不仅其柱低分电损耗鳟往点，并髓冬钛黢钡奉雩：l i 耀魄，还舆肖 嚣磐黪漫震稳定性，赛瓣魄压疆度等後点。毽蠡予其雀露瀵下蔻蛾毫耀，奔魄常 数较惑，麓黼起来缀不雳橙。鬻魏，辫了使s r t i 0 3 蒎璃瓷酌髓能得到改善，使 旗遴一步达篓0 应用的要求，必须聪其避稽改性磷筑。 奉实验滤敬s r t i 0 3 垮囊鑫穰，在憩奎蘸稆熬基懿上对葵送绺b n t 掺祭，潋 霉赘美骞褰奔篷鬻数，舔臻耗，诋嚣凌变纯率翡辩畿奄容器瓷瓣。我稻逶遗淑嶷 s r t i 0 3 分威嬲瓷中b n t 瓣掺杂爨，讨论了