包覆氧化物对BaTiO3基陶瓷的性能影响

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具有ABO3型钙钛矿结构的BaTiO3材料是重要的电子材料之一,具有较高的介电常数、良好的铁电、压电性能,主要用于制造高容多层电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件。本文采用非均匀沉淀法将氧化物(MgO、CuO、MnO、La2O3、Y2O3)均匀的包覆在BaTiO3基陶瓷粉体表面,制备具有包覆层的复合粒子,研究了不同包覆量对BaTiO3基陶瓷的微观结构、微观形貌、介电性能、绝缘性能和击穿电压的影响,其实验结果及讨论如下:(1)包覆剂MgO能有效抑制晶粒长大,从而获得晶粒均匀的陶瓷,此细晶效应是由于晶界区MgO的抑制作用;MgO有助于形成“壳一芯”结构晶粒,显著改善介电温度特性,使得BaTiO3基陶瓷的ε峰降低并展宽,电阻率提高到6.97×1013(Ω·mm)和击穿电压提高到4.77kV/mm。(2)包覆剂CuO能提高陶瓷致密度,抑制晶粒生长,CuO有助于形成“壳一芯”结构晶粒,显著改善复合陶瓷的介电温度特性,介电常数降低,居里峰展宽,电阻率提高到2.09×1013(Ω·mm)和击穿电压提高到3.86kV/mm。(3)包覆剂La2O3能有效抑制晶粒生长,提高陶瓷致密度。La2O3均匀的包覆在BaTiO3基陶瓷粉体上,改善其介电温度特性,介电常数减低,居里峰展宽,居里温度向高温方向移动,电阻率和击穿电压分别降至1.92×1013(Ω·mm)和2.94kV/mm。(4)包覆剂MnO包覆BaTiO3基陶瓷粉体后,Mn2+全部固溶到BaTiO3晶格中生成了新相Ba4Mn3O10。包覆MnO后,复合陶瓷发生了介电弥散现象,当包覆量为3mol%和5mol%时,介电弥散现象最明显。(5)包覆剂Y2O3能有效抑制晶粒生长,Y2O3均匀包覆在BaTiO3基陶瓷粉体上,介电常数降低,居里峰展宽,居里温度向低温方向移动,电阻率和击穿电压分别降至1.16×1013(Ω·mm)和2.53(kV/mm)。
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