该论文在前届同学采用溶胶凝胶法制备钛酸钡及掺杂钛酸钡的基础上,选择水热法进行类似的研究工作,力图进一步探索制备工艺和掺杂对钛酸钡陶瓷电学性质的影响,探索和完善水热条件下钛酸钡由立方相向四方相转化的机理.该文仍然利用交流阻抗谱测试其电学性质;用EQUIVCRT软件进行数据分析和解析,主要对水热法制备的纯相钛酸钡陶瓷和掺杂钛酸钡陶瓷的晶粒电阻、晶界电阻、介电常数及介电损耗和频率、杂质含量等的关系进行研究和探讨,主要研究内容包括:一、钛酸钡陶瓷的制备及电学性质1.以钛酸四丁酯和醋酸钡为原料,采用水热法制备钛酸钡粉体材料,通过SEM、XRD等手段对钛酸钡粉末进行了表征.结果表明,水热条件下即可以制备立方相钛酸钡,又可以制备四方相钛酸钡,产物的平均粒径可以达到300nm,产品的分散较好.2.影响钛酸钡粒径和晶型的主要因素包括:水热温度、水热时间、体系碱度、钡/钛摩尔比等.水热温度的升高、水热时间的延长、体系碱度的提高、钡/钛摩尔比的增加,钛酸钡的粒径增大,并且产物中四方相钛酸钡的含量增加.3.水热条件下形成钛酸钡的基本碱度条件是pH值为12,碱度小于此很难形成钛酸钡.4.当水热温度低于240℃时,很难形成四方相钛酸钡.四方相钛酸钡的晶粒普遍大于立方相钛酸钡.5.水热条件下四方相钛酸钡即可以由立方相钛酸钡转化而来,也可以直接生成.当体系温度和碱度较低时,首先形成立方相钛酸钡,但随时间延长,有向四方相转化的趋势,在此情况下,产物中四方相钛酸钡主要是由立方相转化而来.6.四方相钛酸钡和立方相钛酸钡的主要区别是:立方相钛酸钡中的钡离子处于钛氧八面体的正中心,而四方相中的钡离子沿a、b、c轴向发生了约0.1A的迁移,即钡离子是偏离八面体中心的.因此,凡是有利于钡离子迁移的因素均有利于四方相钛酸钡的形成.7.电学性质测定表明,在交变电场中,钛酸钡陶瓷的介电常数和介电损耗均随着频率的增加而减小.二、稀土掺杂钛酸钡的制备和电学性质1.采用水热法制备了镧、铈和镨三种稀土掺杂钛酸钡粉末,掺杂量分别为0.01~0.05％和0.1~0.5％.实验表明,稀土的掺入有细化晶粒和增大晶胞参数的作用,这与溶胶-凝胶法的结论一致,主要是因为稀土离子的掺入为不等价取代,三价阳离子进入使晶胞发生畸变造成的.2.交流阻抗谱测试了镧、铈和镨(0.01~0.05％和0.1~0.5％)掺杂钛酸钡陶瓷,根据拟合出的最佳等效电路和参数值,讨论了在纯钛酸钡中掺入三种稀土元素镧、铈和镨时对钛酸钡陶瓷导电性的影响.结果表明,当稀土元素的掺入量在某一个范围a以下(不同稀土元素有不同的范围,下同)时,可以使钛酸钡陶瓷的晶粒电阻得到降低,但还不能使其半导化;当稀土的掺入量在a和b之间时,可以通过电子补偿机理使钛酸钡陶瓷半导化;当稀土的掺入量大于b时,由于晶界偏析作用,使陶瓷的晶界相处于缺陷补偿状态,成为绝缘体,钛酸钡陶瓷也再次成为绝缘体.