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锆钛酸锶粉体的制备与性能研究

作　者: 周伟
导　师: 刘晓林
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程
关键词: 锆钛酸锶共沉淀法常压烧结相对介电常数
分类号: TB383.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

锆钛酸锶是一种重要的介电材料,其高介电常数和低介电损耗能够广泛的应用于多层电容器或晶界电容器、电致发光器等,同时也可作为半导体材料应用在光电解水领域。本文研究了锆钛酸锶粉体的制备、烧结及其介电性能。以硝酸锶、四氯化钛、氧氯化锆和氢氧化钠为原料,通过化学共沉淀法结合其他辅助手段制备了锆钛酸锶粉体,考查了反应温度、陈化温度和陈化时间对粉体结晶的影响,实验表明反应温度对粉体的结晶度的影响不大,影响粉体结晶度的因素主要是陈化温度和陈化时间,并在25℃反应,90℃下陈化2h得到了SrTixZr1-xO3(x≥0.4)粉体；而对于SrTixZr1-xO3(x≤0.3)粉体的制备,影响粉体结晶度的因素主要是陈化时间,通过延长陈化时间可以得到结晶好的粉体。通过XRD, TEM等分析手段对粉体进行了表征,其中SrTi0.9Zr0.1O3粉体粒径为50-120nm,而SrTi0.7Zr0.3O3粒径为200-400nm。采用干压成型法对制备的粉体进行压制、烧结,得到陶瓷坯体,对陶瓷坯体的微观结构和介电性能进行了研究。对x=0.7和x=0.5的粉体采用干压成型法压制素坯,在不同温度下进行烧结得到了陶瓷坯体,借助粉末坯体的TG-DSC曲线研究并结合粉体性能测试确定了粉末的烧结制度：烧结温度为1400℃,升温速率为3℃/min,保温时间为4h,在650℃排胶1h。对SrTi0.7Zr0.3O3陶瓷坯体进行介电测试得到在1KHz下相对介电常数为135.6,介电损耗tan8为0.0244,其中相对介电常数随着测试频率的升高有略微下降趋势,而介电损耗则随着频率的升高而下降明显。SrTi0.5Zr0.5O3陶瓷坯体在1400℃保温4h烧结后测试得到在1KHz下相对介电常数为122.3,介电损耗tanδ为0.137。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
绪论  12-14
第1章文献综述  14-26
  1.1 钙钛矿型材料的晶体结构  14-15
  1.2 钙钛矿材料的基本性质  15-17
    1.2.1 介电极化  15-16
    1.2.2 介电损耗  16-17
  1.3 钙钛矿材料粉体的制备  17-21
    1.3.1 高温固相反应法  17-18
    1.3.2 水热法  18
    1.3.3 溶胶-凝胶法  18-19
    1.3.4 化学共沉淀法  19-21
    1.3.5 其他方法  21
  1.4 陶瓷素坯的成型  21-24
    1.4.1 干压成型工艺  22-23
    1.4.2 凝胶注模成型工艺  23
    1.4.3 排胶  23-24
  1.5 陶瓷粉末烧结的理论研究进展  24-26
    1.5.1 烧结过程的基本类型  24-25
    1.5.2 烧结过程及物质扩散  25-26
第2章研究内容和研究方法  26-32
  2.1 研究目的及研究内容  26
  2.2 研究方案  26-32
    2.2.1 实验原理  26
    2.2.2 实验原料及设备  26-27
    2.2.3 实验装置  27-28
    2.2.4 金属离子水溶液的配制标定  28
    2.2.5 粉体制备流程  28
    2.2.6 锆钛酸锶粉体制备步骤  28-29
    2.2.7 性能表征  29-32
第3章实验过程  32-52
  3.1 锆钛酸锶粉体的制备  32-41
    3.1.1 实验原理  32
    3.1.2 实验流程  32-33
    3.1.3 实验结果与讨论  33-40
    3.1.4 本节小结  40-41
  3.2 素坯的制备及陶瓷致密化  41-51
    3.2.1 素坯的制备  41-42
    3.2.2 烧结制度  42-43
    3.2.3 粉体的烧结及性能表征  43-50
    3.2.4 本节小结  50-51
  3.3 本章小结  51-52
第4章结论  52-54
参考文献  54-58
致谢  58-60
研究成果及发表的学术论文  60-62
作者及导师简介  62

锆钛酸锶粉体的制备与性能研究

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