烧结法制备钛酸钡体系玻璃陶瓷及性能研究
Investigation on Preparation and Properties of Barium Titanate System Glass Ceramics by Sintering Method
近年来,随着科学技术发展与工程需求的加快,小型化成为电容器发展的主要趋势之一,因此对介电材料也提出了更高的要求,玻璃陶瓷作为一种新型介电材料能够同时具备高介电常数和高击穿强度的优点,作为电容器介质展现出良好的应用前景.本文采用烧结法成功制备了钛酸钡体系BaO-TiO2-A1203-SiO2(BT)玻璃陶瓷,并在该体系成分中通过添加不同种类氧化物对玻璃陶瓷进行改性研究,随后通过添加低熔点玻璃,进一步改善玻璃陶瓷的致密性和击穿性能,以期获得优异的综合介电性能.首先研究了玻璃陶瓷主成分中加入相同摩尔百分比的Gd203、Y203、Zr02、ZnO、Ni203对其介电性能的影响.在各自最佳烧结条件下,未检测到有新相生成,不同组分玻璃陶瓷均只生成钙钛矿结构的BaTi03相和少量Ba2TiSi207相,有效提高了样品的致密度,改善了样品的耐压强度.但不同氧化物的加入对样品介电性能产生了不同程度的影响,其中添加Ni203后居里峰向室温方向发生偏移,极大提高了样品的介电常数,实验结果表明Ni203是一种理想的添加成分.随后研究了Ni203添加量对BTN(BT/Ni203)玻璃陶瓷微观结构和介电性能的影响.结果表明Ni203的含量并未改变样品的析出相种类,随着Ni203含量的增加,BTN玻璃陶瓷的致密度和介电性能均呈现先增加后减小的变化趋势,击穿性能得到改善,这主要是由于Ni203能促进样品烧结致密.实验结果表明当添加1 mol%Ni2O3时BTN玻璃陶瓷具有最佳综合性能,致密度~98.6%,介电常数~1186,介电损耗~0.03796,平均击穿场强为10.31 kV/mm.最后通过添加玻璃成分进一步提高BTN玻璃陶瓷性能,研究结果表明添加BSB玻璃比BZB和BBZ玻璃对BTN致密度和击穿场强改善作用更为突出,当BSB玻璃添加量为10 wt%时,BTN-BSB复合玻璃陶瓷的综合性能最佳,致密度~98.9%,介电常数~647,介电损耗降低至0.02632,平均击穿场强高达16.67 kV/mm,为BT的1.83倍.
- 作者：
- 周敏
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 张庆猛
- 中图分类号：
- TQ174.1
- 关键词：
- 烧结法；钛酸钡；介电性能；氧化物添加
- Sintering method; Barium titanate; Dielectric properties; Oxide addition;