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TiO_2体系复合功能陶瓷的制备、结构与电学性能研究

宋朝文

   TiO_2体系复合功能陶瓷是一种兼有压敏功能和介电性能的新型功能陶瓷材料,具有压敏电压低、非线性系数高、介电常数大等优点,在微小型电子设备与器件中有广泛的用途。本论文采用高温固相法制备了TiO_2籽晶,研究了烧结温度、氧化物添加剂的种类与含量、籽晶含量等对TiO_2体系陶瓷结构和电学性能影响,探讨了TiO_2体系陶瓷的复合功能特性与晶体结构和显微结构之间的相关性。 以NaCl为生长促进剂,采用高温固相法制备了TiO_2籽晶,研究了NaCl含量和生长条件对籽晶结构和形态的影响。研究结果表明,适量的NaCl可以有效地促进TiO_2籽晶的生长,生长条件对TiO_2籽晶的形态有重要影响。以30.0%的NaCl为生长促进剂,在生长温度为1200℃、保温时间为6h的生长条件下,可以制备出长度在15μm左右的TiO_2籽晶。 研究了烧结温度、氧化物添加剂种类与含量对TiO_2体系陶瓷结构和电学性能的影响。研究结果表明,提高烧结温度可以明显增大陶瓷样品的平均晶粒粒径,但会造成Bi的挥发量增加,降低晶界势垒的高度。添加适量的BaO、Bi_2O_3和SiO_2可以改善TiO_2体系陶瓷的电学性能,加入MnO_2对于改善TiO_2体系陶瓷的电学性能未产生有益的作用。在1400℃的烧结温度下,添加0.50%BaO、0.50%Bi_2O_3和0.90%Si0O_2可以制备出介电常数(1.8×10~4)、压敏电压(49V/mm)、非线性系数(4.2)等综合电学性能参数均较好的TiO_2体系陶瓷材料。 在上述TiO_2体系陶瓷材料组成的基础上,研究了添加预制TiO_2籽晶对TiO_2体系陶瓷结构和电学性能的影响。研究结果表明,加入适量的预制TiO_2籽晶可以显著优化TiO_2体系陶瓷的显微结构,能够综合改善介电性能和压敏功能,在降低压敏电压和介电损耗的同时,提高非线性系数和介电常数。在1400℃的烧结温度下,添加25.0%的籽晶,可以制备出压敏电压为19.5V/mm、介电常数为4.4×10~4、非线性系数为4.8和介电损耗为5%的TiO_2体系复合功能陶瓷样品。……   
[关键词]:TiO_2体系复合功能陶瓷;TiO_2籽晶;添加剂体系;介电性能;压敏性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2007年