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NBT-BT二元系陶瓷电容器材料的制备与研究

作　者: 李艳芝
导　师: 邵义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: NBT-BT BaTiO3 介电常数 介温特性
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


钛酸铋钠((Na0.5Bi0.5)TiO3,简称NBT)是一种典型的钙钛矿型A位复合弛豫铁电体,其居里温度为320℃,在室温下具有很强的铁电性,其介电温度峰呈现明显的弛豫性,具有较好的温度稳定性。BaTiO3由于具有良好的介电常数而被广泛应用于制备陶瓷电容器,但是由于它在120℃的居里点处介电常数大幅度增加,引起了电容的突变,影响电路的稳定。为了改善其介电性能,获得具有良好介温特性的电容器材料,本文引进了NBT与BaTiO3复合获得NBT-BT二元系陶瓷。本论文采用传统电子陶瓷方法固相合成法,以无水碳酸钠、二氧化钛、氧化铋和纳米级钛酸钡为原料,制备了BaTiO3含量（x）不同的（1-x）(Na0.5Bi0.5)TiO3-xBaTiO3陶瓷,采用XRD、SEM、LCR对陶瓷样品进行组成、显微组织和介电性能的检测,系统研究了不同组成的材料的制备工艺（如预合成温度和烧结温度）与结构、介电性能的关系,分析了NBT-BT陶瓷介电性能与材料的组成、结构之间的联系。研究结果表明,对于NBT-BT体系,粉体的合成温度随BaTiO3含量的增加而提高。当x＜0.06时,合成温度为850℃;x=0.06时,合成温度为900℃;x＞0.06,合成温度需要在950℃甚至更高。NBT-BT体系陶瓷的烧结温度范围较窄,随着BaTiO3含量的增加,陶瓷样品颗粒尺寸逐渐减小,介电常数增大。在900℃预合成,1170℃下烧结2h获得的(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3样品平均粒径为1μm,介电性能最优异。在0～100℃温度范围内,1kHz测试频率下,介电常数值变化范围为1700～2000,平均电容变化率ΔC/C25℃仅为2%,具有平坦的介温曲线,介温特性优异:介电损耗值tanδ较小,仅在5.0～5.5%之间变化。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 前言  10-24
  1.1 钛酸钡在电容器中的应用  10-16
    1.1.1 钛酸钡的晶体结构  10-12
    1.1.2 钛酸钡的电学参数  12-14
    1.1.3 钛酸钡的电学性能  14-15
    1.1.4 晶粒尺寸和显微结构对BaTiO_3系统介电性能的影响  15
    1.1.5 钛酸钡在电容器中的应用及发展  15-16
  1.2 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NBT)基材料在电子陶瓷中的应用  16-20
    1.2.1 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3的晶体结构及性质  16-17
    1.2.2 (1-x)NBT-xBaTiO_3(NBT-BT)体系结构  17-18
    1.2.3 NBT-BT材料的性能以及在电子元件中的应用  18-20
  1.3 电容器材料的制备  20-22
    1.3.1 固相法  20-21
    1.3.2 共沉淀法  21
    1.3.3 水热合成法  21-22
    1.3.4 溶胶-凝胶法  22
  1.4 本课题的目的、意义及研究内容  22-24
第二章 实验方法及制备  24-34
  2.1 样品的制备工艺流程  24
  2.2 NBT基陶瓷粉体的制备  24-28
    2.2.1 原料的选取  25
    2.2.2 合成过程  25-28
  2.3 成型与烧结  28-31
    2.3.1 造粒  28
    2.3.2 成型  28
    2.3.3 烧结  28-31
  2.4 打磨及被银  31-32
  2.5 陶瓷的结构和性能测试  32-33
    2.5.1 物相结构分析  32
    2.5.2 陶瓷的显微结构分析  32
    2.5.3 陶瓷的介电性能测试  32-33
  2.6 试验设备  33-34
第三章 实验结果与讨论  34-49
  3.1 预烧温度对(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3样品结构和形貌的影响  34-39
    3.1.1 (1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3粉体的XRD图谱分析  34-37
    3.1.2 预烧温度对(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3陶瓷样品显微结构的影响  37-39
  3.2 烧结温度对(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3陶瓷结构和形貌的影响  39-43
    3.2.1 烧结温度对(1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3陶瓷显微结构的影响  39-42
    3.2.2 (1-x)(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3-xBaTiO_3陶瓷样品的XRD图谱分析  42-43
  3.3 不同工艺条件下获得样品的介电性能  43-47
    3.3.1 不同组分的样品在相同的预烧和烧结温度下的介电性能  43-45
    3.3.2 预烧温度对相同组成的陶瓷样品介电性能的影响  45-46
    3.3.3 烧结温度对相同组成的陶瓷样品介电性能的影响  46-47
  3.4 课题展望  47-49
第四章 结论  49-51
参考文献  51-54
在学研究成果  54-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电器 > 电容器
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