论文摘要
本文采用粉末-溶胶法制备铌酸锶钡(SrxBa1-xNb2O6, 0.25≤x≤0.75,SBN)和钛酸锶钡(SrxBa1-xTiO3,SBT)两相共存的复相陶瓷,简称SBN/SBT。系统研究了SBN/SBT复相陶瓷的制备方法及制备过程中的影响因素。利用TG-DTA、X射线衍射仪（X-Ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy , SEM）、X射线光电子能谱（X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）、LCR数字电桥和静电计等研究了相组成、显微结构与介电性能和热释电性能之间的关系。采用粉末-溶胶法,当预烧温度为800℃、烧结温度为1250℃、保温时间为3h时可获得SBN和SBT两相微观结构均匀、致密的复相陶瓷。提出了粉末-溶胶工艺制备复相陶瓷SBN/SBT的双相形成机理,研究了不同Nb/Ti比、Sr/Ba比以及La3+掺杂量变化对体系的致密度、颗粒形貌和介电损耗等性能的影响。提出并利用公式Δ（O-Nb）= BE(O1s) - BE(Nb 3d5/2)和Δ（O-Ti）= BE(O1s) - BE(Ti2p3/2),研究复相陶瓷的Nb/Ti比、La3+掺杂变化对[NbO6]和[TiO6]的结构影响,解释了与介电损耗之间的关系。利用公式Δ（O-Ba） = BE[O1s（I）] - BE[Ba3d5/2]和Δ（O-Sr） = BE[O1s（II）]-BE[Sr2p3/2],解释复相陶瓷中的Ba2+和Sr2+对复相陶瓷介电常数的影响。随着Nb/Ti比接近5:5,O-Nb键和O-Ti键的晶格振动回复力逐渐增加,降低了复相陶瓷的本征介电损耗,Δ（O-Ba）和Δ（O-Sr）则逐渐增加,即复相陶瓷的极化率提高,增加了复相陶瓷介电常数,而复相陶瓷0.7BaO·0.3SrO·0.5TiO2·0.5Nb2O5热释电系数,相对于单相钙钛矿相(Ba0.7Sr0.3)TiO3和钨青铜相(Ba0.7Sr0.3)Nb2O6温度响应范围明显提高。采用公式Δ（O-Nb）=BE(O1s)-BE(Nb3d5/2)和Δ（O-Ti） = BE(O1s)-BE(Ti2p3/2)和Δ（O-Ba） = BE[O1s（I）]-BE[Ba3d5/2]和Δ（O-Sr） = BE[O1s（II）] -BE[Sr2p3/2],表征La3+掺杂对复相陶瓷的[NbO6]和[TiO6]与Ba-O和Sr-O特性的影响。研究表明（0.7-z）BaO·（0.3-z）SrO·zLa2O3·0.5Nb2O5·0.5TiO2中Nb元素价态不受La3+掺杂的影响,Ti元素价态受La3+掺杂的影响,0.25%mol的La3+掺杂使体系的致密度、颗粒形貌和介电损耗得到明显的改善。通过La3+掺杂使复相陶瓷优值因子的温度稳定性优于0.7BaO·0.3SrO·0.5TiO2·0.5Nb2O5、钙钛矿相(Ba0.7Sr0.3)TiO3和钨青铜相(Ba0.7Sr0.3)Nb2O6。