随着电子设备小型化及环保需求的不断推进,性能优越且环境友好的高压电容器元件的研制与应用势在必行。本文旨在于锆钛酸钡（BZT）基陶瓷体系中获得具有高介电常数、低介电损耗、高耐压强度、低容温变化率的电容器介质材料。本实验在传统固相法基础上,创新性的引入二次配料工艺,首次成功制备了低价稀土元素氧化物M₂O₃ （M= La、Sm）、高价稀土元素氧化物M₂O₅ （M= V、Ta）掺杂以及高低价共掺杂的锆钛酸钡（BZT）基介电陶瓷,分别系统研究了不同掺杂组成和不同烧结温度对该体系介电陶瓷性能的影响,获得温度稳定性高的高压电容器陶瓷材料。借助X射线衍射（XRD）以及环境扫描电子显微镜（ESEM）分析了该体系的物相结构和微观形貌,结果表明在一定范围内,低价稀土元素氧化物M₂O₃ （M= La、Sm）、高价稀土元素氧化物M₂O₅ （M= V、Ta）掺杂以及高低价共掺杂的锆钛酸钡（BZT）基介电陶瓷对其结构无显著影响,仍保持钙钛矿结构。根据平均晶胞常数的变化,本文揭示了M₂O₃在BZT钙钛矿结构中的取代特性,认为稀土元素离子M³⁺应占据晶格A位,而M³⁺随掺杂量的增大由A位施主添加剂变为B位受主添加剂。依据取代特性建立了低价稀土元素氧化物掺杂该陶瓷体系的缺陷模型;认为稀土元素离子M⁵⁺应占据晶格B位,而M⁵⁺为B位受主添加剂。依据取代特性建立了高价稀土元素氧化物掺杂该陶瓷体系的缺陷模型。研究了BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷在不同烧结温度下的介电性能,分析了最佳烧结条件,优化了BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷性能。La₂O₃以及Sm₂O₃添加量以及烧结温度对BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷微观结构和宏观性能的影响。在0.5wt% La₂O₃掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了室温介电常数ε_r≈9300,室温介电损耗tanδ<0.014的陶瓷电容器介质材料。各BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样均为单相化合物,且无第二相产生。各试样组分仍位于准同相界区间,即立方顺电相与四方铁电相共存于各试样中,这就是0.5wt% La₂O₃掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系获得最佳介电性能的原因。La³⁺进入晶格A位,发生缺陷反应: La₂O₃→2 La_A^·+VA’’+3OO。随着La₂O₃加入量的增大,在1kHz下各试样介电损耗随测试温度升高均先增大后显著减小继而再缓慢增大。随Sm₂O₃加入量增大,BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样为单相化合物。Sm³⁺先进入晶格A位,发生缺陷反应:S m 2 O3→2 Sm_A^·+V’’_A+3OO;随着掺杂量增大, Sm³⁺进入晶格B位,发生缺陷反应:Sm 2 O3→2 Sm’_Ti +V_O^··+3O_O。随着Sm₂O₃加入量增大,Sm₂O₃掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样晶粒尺寸减小,气孔率降低;各烧结温度试样的室温介电常数ε_r先增大后减小。研究了V₂O₅以及Ta₂O₅添加量对BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷微观结构和宏观性能的影响。在1wt%V₂O₅掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了室温介电常数ε_r≈7300,室温介电损耗tanδ<0.014的陶瓷电容器介质材料。各BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样均为单相化合物,且无第二相产生。V₂O₅进入晶格B位,发生缺陷反应: V₂O₅→2V_<sub>Ti +V_O^··+3O_O。随着V₂O₅加入量的增大,在1kHz下各试样介电损耗随测试温度升高均先增大后显著减小继而再缓慢增大。随Ta₂O₅加入量增大,BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样为单相化合物。在1wt%V₂O₅掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了室温介电常数ε_r≈27000。Ta⁵⁺先进入晶格B位,发生缺陷反应:Ta₂O₅→2T aT’i +VO? ?+3OO。随着Ta₂O₅加入量增大,Ta₂O₅掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样晶粒尺寸减小,气孔率降低;各烧结温度试样的室温介电常数ε_r先增大后减小;室温介电损耗tanδ先增大后显著减小继而缓慢回升。此组分获得最佳性能的原因可能因各试样组分仍位于准同相界区间,即立方顺电相与四方铁电相共存于各试样中。此外,研究了La₂O₃以及V₂O₅添加量对BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷微观结构和宏观性能的影响。在La₂O₃和V₂O₅掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了新的介电陶瓷体系。各BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样均为为单相化合物,且无第二相产生。La³⁺进入晶格A位,发生缺陷反应: La₂O₃→2 La?A +VA’’+3OO。V₂O₅进入晶格B位,发生缺陷反应:V₂O₅→2V_Ti +V_O^··+3O_O。随着La₂O₃和V₂O₅加入量的增大,在1kHz下各试样介电损耗随测试温度升高均有所减小。研究了La₂O₃以及Sm₂O₃添加量对BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷微观结构和宏观性能的影响。在La₂O₃和Sm₂O₃掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了新的介电陶瓷体系。各BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样均为钙钛矿结构,且无第二相产生。La³⁺和Sm³⁺进入晶格A位,发生缺陷反应: La₂O₃→2 La_A^·+VA’’+3OO;Sm 2 O3→2 Sm_Ti +V_O^··+3O_O。随着La₂O₃和Sm₂O₃加入量的增大,在1 kHz下各试样介电损耗随测试温度升高均有所减小。研究了V₂O₅以及Ta₂O₅添加量对BaZr_0.25Ti_0.75O₃介电陶瓷微观结构和宏观性能的影响。在V₂O₅和Ta₂O₅掺杂BaZr_0.25Ti_0.75O₃体系中获得了新的介电陶瓷体系。各BaZr_0.25Ti_0.75O₃基陶瓷试样均为单相化合物,且无第二相产生。V⁵⁺和Ta⁵⁺进入晶格B位,发生缺陷反应:V₂O₅→2V_Ti +V_O^··+3O_O;T a 2 O5→2T a_Ti +V_O^··+3O_O。随着V₂O₅和Ta₂O₅掺杂加入量的增大,在1kHz下各试样介电损耗随测试温度升高均有所减小。高介电性能BZT陶瓷有望做为环境友好的温度稳定型介电材料应用于高压电容器行业。