钇、铌复合掺杂钛酸钡陶瓷制备及介电性能研究

摘要

自从1942年Waine和Selomon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，稀土掺杂钛酸钡的研究逐渐被人们重视，稀土掺杂可以使钛酸钡陶瓷的各方面的性质发生改变，同时Ba(Y0.5Nb0.5)xTi(1-x)O3的居里温度可以降到室温，具有很好的应用前景。
　　 本文研究了BaO-Y2O3-Nb2O5-TiO2四元系中Ba(Y0.5Nb0.5)xTi(1-x)O3体系材料及其附近材料的介电弛豫性能和铁电性能。以BaCO3、Y2O3、TiO2、Nb2O5为原料采用固相反应法制备了体系材料，并研究了最佳烧结工艺。在Ba(Y0.5Nb0.5)xTi(1-x)O3陶瓷中掺钇和铌时能起到压峰和移峰作用，在Ba(Y0.5Nb0.5)xTi(1-x)O3中掺杂微量的钇和铌时，可以使Ba(Y0.5Nb0.5)xTi(1-x)O3陶瓷的介电常数迅速的增大，但再增大掺杂量时，可以起到较为明显的压峰作用。每增加掺杂△=0.02的Y3+和Nb5+可以使陶瓷的居里温度降低20K-30K。结果表明：掺杂改性后的陶瓷在介电性能上总体都有所提高，当掺杂Y和Nb的物质的量分数为0.06和0.08时，介电性能的改善最为显著，介电常数相对变化率最小，介电性质稳定。通过掺杂改性后，介一温特性得到不同程度的改善。Y2O3和Nb2O5对Ba(Y0.5Nb0.5)Ti(1-x)O3的掺杂使材料的弛豫性能有明显的提高。这些结论补充了BaO-Y2O3-Nb2O5-TiO2四元系材料的研究，并为以后对该体系材料的研究提供了科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 弛豫铁电体的概述

1.2 弛豫铁电体介电弛豫的物理模型

1.3 无铅弛豫铁电体研究现状

1.3.1 无铅陶瓷取代含铅陶瓷是科技发展必然

1.3.2 弛豫铁电性的无铅陶瓷的分类

1.4 钛酸钡基系列陶瓷

1.4.1 钛酸钡晶体结构

1.4.2 钛酸钡的电学参数

1.4.3 电容器陶瓷性能的要求

1.4.4 钛酸钡陶瓷的掺杂行为

1.5 本论文研究的目标和研究内容

1.5.1 工作的创新性

1.5.2 拟解决的主要问题

第二章 样品的制备以及相图结构分析

2.1 材料的组成

2.2 体系材料的制备工艺流程及条件

2.2.1 制备工艺流程

2.2.2 烧结的工艺条件

第三章 样品的结构分析

3.1 相结构分析

3.2 微结构分析

3.3 样品的线收缩率

第四章 陶瓷的性能研究

4.1 陶瓷密度的测量

4.2 陶瓷介电性能的研究

4.2.1 介电温谱

4.2.2 介电常数的相对变化率

4.2.3 掺杂Y的影响

4.2.4 掺杂Nb的影响

4.2.5 Y和Nb同时掺杂的影响

4.3 陶瓷弛豫性的研究

4.4 材料的居里温度

总结

参考文献

致 谢