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钐改性钛酸钡导电粉的制备及其扩渗机制

作　者: 付东升
导　师: 郝素娥
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 无机化学
关键词: 导电粉 钛酸钡 钐 气相扩渗 计算机模拟
分类号: O611.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 23次
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内容摘要


导电陶瓷粉具有成本低、高温抗氧化、耐腐蚀等优异性能,在航天、电子等领域有广阔的应用前景。为了提高BaTiO3粉体的导电性能,采用气相法对BaTiO3粉体扩渗了Sm元素,对扩渗前后BaTiO3粉体的组成、结构及导电性的变化进行了研究,通过动力学曲线分析及计算探讨了扩渗机制。Sm扩渗后,BaTiO3粉体的电阻率明显下降。当Sm浓度为3wt%,扩渗温度在950℃,扩渗时间为4h时,BaTiO3粉体的电阻率从4.3×109Ω·m降为4.2×102Ω·m。BaTiO3粉体的电阻率随扩渗浓度和扩渗温度的提高而降低,随扩渗时间的增长呈先降低后升高的趋势。通过XRD、SEM、红外和能谱分析得知,气相扩渗使Sm3+取代了Ba2+和Ti3+的位置,并且生成了Ba4Ti2O27,导致了BaTiO3粉体的电阻率的降低。Sm对BaTiO3粉体的扩渗改性符合稀土微观扩渗的稀土—空位模型。本文初步建立了扩渗条件和电阻率及Sm含量之间的动力学曲线和关系式。通过Materials Studio软件对扩渗过程中Ba位和Ti位两种取代方式所得的BaTiO3体系的单点能、晶胞参数和电子密度的计算,说明了扩渗改性对BaTiO3结构的影响。计算结果说明Sm使得晶胞发生了畸变,晶胞参数增大,单点能降低,扩渗过程中Ba位和Ti位两种取代方式都会发生,进一步证实了实验结果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-14
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  7-8
  1.2 导电粉的研究现状及分析  8-10
    1.2.1 导电粉的分类及其特点  8-9
    1.2.2 导电粉的国内外研究现状  9
    1.2.3 导电粉的应用领域  9-10
  1.3 BaTiO_3的改性研究  10-13
    1.3.1 BaTiO_3粉体的制备方法  10-11
    1.3.2 BaTiO_3的改性研究  11-12
    1.3.3 改性BaTiO_3的动力学及计算模拟研究现状  12-13
  1.4 本课题主要研究内容  13-14
第2章 实验材料和实验方法  14-21
  2.1 主要试剂及仪器  14-15
  2.2 实验方法及实验内容  15-18
    2.2.1 BaTiO_3粉体的制备  15-16
    2.2.2 BaTiO_3粉体的气相扩渗  16-17
    2.2.3 Sm改性BaTiO_3导电粉的制备  17-18
  2.3 测试方法  18-19
    2.3.1 室温电阻率测试  18
    2.3.2 X射线衍射分析  18-19
    2.3.3 红外分析  19
    2.3.4 扫描电镜分析  19
    2.3.5 能谱分析  19
  2.4 Castep软件理论基础及计算参数分析方法  19-21
第3章 Sm改性BaTiO_3粉体的结构及电性能分析  21-39
  3.1 扩渗浓度对BaTiO_3粉体结构及电性能的影响  21-24
    3.1.1 不同浓度Sm改性BaTiO_3粉体的电阻率  21-22
    3.1.2 不同浓度Sm改性BaTiO_3粉体的扫描电镜分析  22-23
    3.1.3 不同浓度Sm改性BaTiO_3粉体的X射线衍射分析  23-24
  3.2 扩渗温度对BaTiO_3粉体结构及电性能的影响  24-29
    3.2.1 不同温度Sm改性BaTiO_3粉体的电阻率  25
    3.2.2 不同温度Sm改性BaTiO_3粉体的X射线衍射分析  25-26
    3.2.3 不同温度Sm改性BaTiO_3粉体的红外分析  26-29
  3.3 扩渗时间对BaTiO_3粉体结构及电性能的影响  29-38
    3.3.1 不同时间Sm改性BaTiO_3粉体的电阻率  29-30
    3.3.2 不同时间Sm改性BaTiO_3粉体的X射线衍射分析  30-31
    3.3.3 不同时间Sm改性BaTiO_3粉体的红外分析  31-33
    3.3.4 不同时间Sm改性BaTiO_3粉体的扫描电镜分析  33-36
    3.3.5 不同时间Sm改性BaTiO_3粉体的能谱分析  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章 BaTiO_3粉体的扩渗机制分析  39-51
  4.1 BaTiO_3粉体的Sm扩渗过程机制分析  39-41
    4.1.1 Sm渗源和渗入条件  39
    4.1.2 Sm对界面吸附的影响  39-40
    4.1.3 Sm对扩散的影响  40
    4.1.4 Sm的渗入机制  40-41
  4.2 BaTiO_3粉体的扩渗动力学曲线初探  41-46
    4.2.1 电阻率与扩渗条件之间的关系曲线  41-43
    4.2.2 Sm含量与扩渗条件之间的关系曲线  43-46
  4.3 BaTiO_3粉体的扩渗理论计算  46-49
    4.3.1 计算模型的建立  46-47
    4.3.2 计算结果及分析  47-49
  4.4 本章小结  49-51
结论  51-52
参考文献  52-57
攻读学位期间发表的学术论文  57-59
致谢  59

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 无机合成化学
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