宽温高稳定性BaTiO3-Bi (Mg1/2Ti1/2)O3介电陶瓷的制备与改性研究

宽温高稳定性BaTiO3-Bi (Mg1/2Ti1/2)O3介电陶瓷的制备与改性研究

论文摘要

多层陶瓷电容器(MLCC)是重要的电子元件,几乎可以应用于所有的电子工业中。由于具有很高的介电常数和长寿命的绝缘特性,钛酸钡(BaTiO3)是应用最广泛的钙钛矿铁电体,因此,钛酸钡基陶瓷材料一直是MLCC研究的焦点。但钛酸钡的居里点只有~130℃,限制了它在XnR瓷料中工作温度上限,无法满足更高温度介电性能的稳定性要求。本论文针对上述问题,以(1-x)BaTiO3-xBi(Mg1/2Ti1/2)O3 (BT-BMT)体系为研究对象,重点探索(1-x)BT-xBMT(x=0.01~0.60)陶瓷的结构、介电性能和弛豫现象。研究发现,BMT的加入使BT基陶瓷表现出明显的频率色散和弥散相变特征,介电常数峰被压低,介温谱的峰变得更为平坦,但BMT在BT中固溶度仅为7mol%。介温曲线表明,名义组成为0.85BT-0.15BMT的Tm较低,温度稳定性好,具有较好的可调性,经掺杂改性有可能应用于XnR型MLCC材料。Nb2O5、Co2O3掺杂BT体系能有效的增强体系的温度稳定性,但是工艺的不同会导致陶瓷微观结构的变化。本论文着重讨论了Nb、Co掺杂BT-BMT体系中壳芯结构形成的机理。两种不同添加掺杂剂顺序的工艺导致不同的微观结构,但是都能得到符合X8R要求的陶瓷介质。介电性能为:介电常数~1000,损耗小于1.5%,容温变化率≤±15%的温度范围-55~155℃。通过BT基壳-芯结构和介电性能的关系,设计并合成一种多壳层结构陶瓷,以拓宽体系容温变化率≤±15%的温度范围。论文分析各步骤工艺对陶瓷结构和性能的影响。实验表明,依次通过溶胶-凝胶包覆和固相混合超细粉能得到所需的多壳层结构,通过调整壳与芯的摩尔比和烧结参数,ns:nx=1:8为最佳组份,其性能为:介电常数~1800,损耗小于1.5%,容温变化率≤±15%的温度范围-55~150℃。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 多层陶瓷电容器(MLCC)概述
  • 1.1.1 多层陶瓷电容器的结构
  • 1.1.2 高介MLCC分类
  • 1.1.3 MLCC介质材料的分类
  • 1.2 相关理论基础
  • 1.2.1 钙钛矿
  • 3的晶体结构和介电性能'>1.2.2 BaTiO3的晶体结构和介电性能
  • 3的改性机理'>1.2.3 BaTiO3的改性机理
  • 3的壳-芯结构(Core-Shell structure)'>1.2.4 BaTiO3的壳-芯结构(Core-Shell structure)
  • 3-BiMeO3材料的研究进展'>1.3 BaTiO3-BiMeO3材料的研究进展
  • 1.4 本论文研究目的及思路
  • 第2章 介质陶瓷的制备及其结构与性能表征
  • 2.1 原料
  • 2.2 陶瓷的制备工艺
  • 2.3 结构与性能表征
  • 2.3.1 x射线衍射分析(XRD)
  • 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
  • 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
  • 2.3.4 介电性能测试
  • 2.3.5 铁电性能测试
  • 3-xBi(Mg1/2Ti1/2)O3陶瓷的微观结构和介电性能'>第3章 (1-x)BaTiO3-xBi(Mg1/2Ti1/2)O3陶瓷的微观结构和介电性能
  • 3.1 BT-BMT制备方法
  • 3.2 BT-BMT钙钛矿相结构及其稳定性
  • 3.2.1 BT-BMT钙钛矿相结构
  • 3.2.2 BT-BMT结构与钙钛矿固溶度的关系
  • 3.3 介电性能
  • 3.4 铁电性
  • 3.5 本章小结
  • 2O5/Nb2O5-Co2O3掺杂BaTiO3-Bi(Mg1/2Ti1/2)O3介电陶瓷'>第4章 Nb2O5/Nb2O5-Co2O3掺杂BaTiO3-Bi(Mg1/2Ti1/2)O3介电陶瓷
  • 4.1 实验路线
  • 2O5/Nb2O5-Co2O3陶瓷'>4.2 工艺A制备BT-BMT+Nb2O5/Nb2O5-Co2O3陶瓷
  • 4.2.1 物相结构
  • 4.2.2 介电性能
  • 2O5/Nb2O5-Co2O3陶瓷'>4.3 工艺B制备BT-BMT+Nb2O5/Nb2O5-Co2O3陶瓷
  • 4.3.1 物相结构和微观形貌
  • 4.3.2 介电性能
  • 4.4 工艺对0.85BT-0.15BMT陶瓷结构和性能的影响
  • 4.4.1 工艺对陶瓷结构的影响
  • 4.4.2 工艺对陶瓷介电性能的影响
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 化学包覆合成壳-芯结构
  • 5.1 合成多壳层结构的可行性
  • 5.2 技术路线
  • 5.3 多壳层材料的微观结构
  • 5.3.1 工艺A制备多壳层结构
  • 5.3.2 工艺B制备多壳层结构
  • 5.3.3 工艺对材料微观结构的影响
  • 5.4 介电性能
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 攻读硕士学位期间发表文章及专利
  • 相关论文文献

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