BaTiO3基无铅陶瓷介电温度稳定性研究

作者：陈小明; 王玺领; 李雪莹; 李国荣

来源：中国陶瓷, 2023, 59(03): 18-24.

DOI：10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2023.03.003

• BaTiO3
• 无铅陶瓷
• 制备
• 结构
• 温度稳定性

通过固相合成法制备了xBi(Zn,Zr)O3-(1-x)(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3(BCTZ-xBZZ,x=0,0.005,0.02,0.04,0.06)无铅陶瓷体系，结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、介电等表征，探讨了Bi(Zn,Zr)O3陶瓷体系对(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3陶瓷的晶相、微结构、介电以及其温度稳定性的影响。研究结果表明：当预烧温度高于850℃时BCTZ-xBZZ合成粉体已基本形成单一的钙钛矿结构。在较低的烧结温度(1200～1300℃)下BCTZ-xBZZ陶瓷可以很好地烧结。所有BCTZ-xBZZ陶瓷都具有纯钙钛矿相，与此同时，陶瓷体系晶相经历了从四方晶相向伪立方相过渡。Bi(Zn0.5Zr0.5)O3显著影响了(Ba,Ca)(Ti,Zr)O3陶瓷体系相变温度：铁电相-铁电相(TFE)，铁电相-顺电相(Tc)。并且陶瓷体系存在弛豫行为，在高温范围内，修正的居里外斯定律1/εr-1/εr,m=C(T-Tm)α可以很好地用来解释Bi(Zn0.5Zr0.5)O3-(Ba0.98Ca0.02)(Ti0.95Zr0.05)O3陶瓷体系的介电弛豫性。这归因于在A位和B位中无序性离子的共同作用。此外，陶瓷体系0.96(Ba0.98Ca0.02)(Ti0.95Zr0.05)O3-0.04Bi(Zn0.5Zr0.5)O3在-25～135℃温度范围中，具有较稳定的电容温度系数(大约在±15%)和低的介电损耗(<0.1)。这表明该陶瓷在电容器中具有潜在的应用。

• 单位
  中国科学院上海硅酸盐研究所; 贵州理工学院