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BZN陶瓷介电性能研究

作　者: 李在映
导　师: 丁士华
学　校: 西华大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 锌铌酸铋基陶瓷介电弛豫离子替代晶格畸变、缺陷偶极子
分类号: TQ174.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

Bi2O3-ZnO-Nb2O5系介质陶瓷烧结温度低,介电常数高,损耗低,介电常数温度系数接近于零等优良特点,在低温共烧陶瓷、多层陶瓷电容器、微波滤波器及微波电路等领域有着广泛的应用前景。本文采用固相反应法制备Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷,研究A位、A、B位离子同时替代对β-BZN陶瓷烧结温度、相结构及介电性能的影响,尤其是对介电弛豫现象的影响。对弛豫现象的研究有利于理解介质陶瓷材料结构、组分与性能的关系,也对改进材料体系高频介电性能起到重要作用。A位替代是用Na+ (RNa=0.118nm)和Li+ (RLi=0.092nm)分别对A位的Bi3+ (RBi=0.117 nm)进行替代。掺杂Na的样品在900℃以下获得了致密度较好的样品,且样品晶粒分布均匀。当Na离子替代量大于0.25时候,BZN样品中出现了立方相,而Li离子替代量大于0.1时候,出现了杂相。在-30℃到130℃的温度范围内,掺杂后的样品出现了介电弛豫现象,Na离子替代样品弛豫过程中的激活能为0.4 eV左右,而Li离子替代样品为0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Ni掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出简要解释。AB位离子共同替代对单斜相BZN的影响研究是选用Na离子定量替代A位Bi离子,选用Sn、Ti、Zr、Ni四种离子对B位的Nb离子不等量替代。离子替代后样品的介电常数均有所提高。在在-30℃到130℃的温度范围内,掺杂后的样品均出现了介电弛豫现象。弛豫峰有较宽温度范围,并表现出弛豫现象的不对称性,这是由于偶极子对之间存在相互影响。在Ni离子替代的样品中,当Ni离子含量替代量的增加到0.2,介电温谱出现双弛豫峰,随替代量增加,弛豫峰向高温方向移动,两峰之间的温度距离增加,弛豫激活能也增加了。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1绪论  9-19
  1.1 微波介质陶瓷简介及性能要求  9-11
    1.1.1 微波介质陶瓷简介  9-11
    1.1.2 微波介质陶瓷性能要求  11
  1.2 低温烧结微波介质陶瓷的探索  11-13
  1.3 Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5 体系  13-18
  1.4 论文的主要内容  18-19
2 样品的制备及表征方法  19-25
  2.1 制备工艺  19-22
    2.1.1 配料  19
    2.1.2 球磨  19
    2.1.3 压块预烧  19-20
    2.1.4 造粒排粘  20-21
    2.1.5 烧结  21-22
    2.1.6 表面处理  22
  2.2 表征方法  22-24
    2.2.1 相对密度的测量  22
    2.2.2 电阻率的测量  22
    2.2.3 介电性能的测试  22-23
    2.2.4 相结构分析  23
    2.2.5 扫描电镜(SEM)形貌分析  23-24
  2.3 本章小结  24-25
3 A位离子替代对单斜相BZN性能的影响  25-47
  3.1 Na 离子A 位替代  25-37
    3.1.1 基本配方  25
    3.1.2 烧结特性  25-26
    3.1.3 显微形貌分析  26-28
    3.1.4 相结构分析  28-29
    3.1.5 介电性能分析  29-37
  3.2 Li离子A位替代  37-45
    3.2.1 基本配方  37
    3.2.2 烧结特性  37-38
    3.2.3 显微形貌分析  38-39
    3.2.4 相结构分析  39
    3.2.5 介电性能  39-45
  3.3 本章小结  45-47
4 AB 位共替代对单斜相BZN 陶瓷性能的影响  47-67
  4.1 Na离子A位替代，Sn离子B位替代  47-52
    4.1.1 配方的选取  47
    4.1.2 烧结特性  47-48
    4.1.3 显微形貌分析  48-49
    4.1.4 介电频谱特性  49-50
    4.1.5 介电温度特性  50-52
  4.2 Na离子A位替代，Ti离子B位替代  52-56
    4.2.1 基本配方  52
    4.2.2 烧结特性  52-53
    4.2.3 相结构分析  53
    4.2.4 显微形貌分析  53-54
    4.2.5 介电频谱特性  54-55
    4.2.6 介电温谱特性  55-56
  4.3 Na离子A位替代，Zr离子B位替代  56-60
    4.3.1 基本配方  56-57
    4.3.2 烧结特性  57
    4.3.3 相结构分析  57-58
    4.3.4 显微形貌分析  58
    4.3.5 介电频谱性能  58-59
    4.3.6 介电温谱特性  59-60
  4.4 Na 离子A位替代，Ni 离子B位替代  60-66
    4.4.1 配方的选取  60-61
    4.4.2 烧结特性  61
    4.4.3 相结构分析  61
    4.4.4 显微结构分析  61-62
    4.4.5 介电频谱特性  62-64
    4.4.6 介电温谱特性  64-66
  4.5 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-73
在读期间科研成果简介  73-74
致谢  74-75

BZN陶瓷介电性能研究

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