制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响
掺杂钛酸钡粉体及陶瓷的制备和介电性能研究

were characterized by XRD,
SEM and TEM methods+The dielectric properties of the ceramics were determined.
In general,the main work is as follows:
1.Preparation and dielectric propegies ofbarium titanate The nanocrystalline barium titanate powders were prepared by sol-gel method
multicomposition barium titanate powders.So in this paper Nb205,C0203,NiO,
barium Nd203 and Nb20s-C0203*-Nd203 doped
titanate powders and ceramics were
ceramics prepared by sol—gel method.The powders and
calcined at 800。C for 2h.The influence of calcined temperature,Ti/Ba ratio,fired
temperature on the microstructure and dielectric properties were investigated.The
高性能钛酸钡陶瓷的制备工艺与应用

高性能钛酸钡陶瓷的制备工艺与应用钛酸钡因具有高介电常数、压电铁电性及正温度系数等优异性能而成为重要的陶瓷材料。
烧结工艺对钛酸钡陶瓷的致密化与显微结构具有重要影响;钛酸钡陶瓷存在介电常数随温度的变化率较大、介电损耗高、击穿场强低、本身存在薄层时吸收强度弱和带宽窄等缺点,常常通过掺杂改性来提高钛酸钡陶瓷的性能,而不同掺杂材料对钛酸钡陶瓷有着不同的影响。
钛酸钡陶瓷应用前景广阔,进一步研究更优良的钛酸钡陶瓷烧结工艺及掺杂工艺有着很重大的意义。
钛酸钡陶瓷烧结工艺目前钛酸钡陶瓷的烧结方式主要有无压烧结、高压烧结、微波烧结、毫米波烧结等。
【无压烧结】无压烧结在常压下进行烧结,主要包括常规无压烧结、两步法烧结、两段法烧结。
常规无压烧结方法是将陶瓷胚体通过加热装置加热到一定温度,经保温后冷却到室温以制备陶瓷的方法。
常规烧结采用高温长时间、等烧结速率进行,此方法需要较高的烧结温度(超过1000℃)和较长的保温时间。
如果烧结温度较低,则不能够形成足够的液相填充胚体里的气孔,材料晶界结合不好并且材料中存在较大的孔洞,此时材料的电性能较差;烧结温度过高,可能导致晶界的移动速度过快,出现晶粒异常增大现象。
两步法烧结的烧结流程为:陶瓷胚体通过加热装置加热到一定温度后不进行保温,立即以很快的速度降温到相对较低的温度进行长时间的保温。
与常规烧结方法相比,两步烧结法巧妙地通过控制温度的变化,在抑制晶界迁移(这将导致晶粒长大)的同时,保持晶界扩散(这是坯体致密化的动力)处于活跃状态,来实现晶粒不长大的前提下达到烧结的目的。
两段法烧结是指在相对较低的温度下保温一段时间,然后再在较高的温度下保温,最后自然冷却。
用此工艺可以降低烧结温度和缩短烧结时间,此方式可以用于烧结细晶钛酸钡陶瓷。
【高压烧结】高压烧结有两种方式,第一种为高压成型常压烧结,第二种为高压气氛烧结。
高压成型常压烧结中,样品在高压下再次加压后,颗粒之间的接触点增加且气孔减少,导致烧结前坯体的相对密度显著增加,而陶瓷烧结活性与样品的压坯密度紧密相关,所以烧结温度显著降低。
2024年钛酸钡铁电陶瓷市场发展现状

钛酸钡铁电陶瓷市场发展现状引言钛酸钡铁电陶瓷是一种重要的电子陶瓷材料,具有优异的电学性能和优越的热稳定性,广泛应用于电子器件和无线通信领域。
本文将对钛酸钡铁电陶瓷市场的发展现状进行综述,并分析其市场前景。
钛酸钡铁电陶瓷的特点钛酸钡铁电陶瓷具有以下几个重要的特点: - 高介电常数和低介电损耗,使其在高频率电子器件中具有应用潜力; - 温度稳定性好,能够适应复杂的工作环境; - 高压驱动性能,适用于电荷存储器和压电传感器等领域; - 高饱和极化电压,使其在无线通信设备中具备优势。
钛酸钡铁电陶瓷市场规模及发展趋势根据市场研究报告,钛酸钡铁电陶瓷市场规模逐年扩大,并呈现出以下几个发展趋势:1. 电子器件领域的应用增加随着电子器件市场的不断扩大,对高性能电子陶瓷材料的需求逐渐增加。
钛酸钡铁电陶瓷以其出色的电学性能和稳定性,被广泛应用于电容器、滤波器、谐振器等电子器件中。
2. 无线通信设备市场的快速发展无线通信设备市场的快速发展带动了对钛酸钡铁电陶瓷的需求增长。
钛酸钡铁电陶瓷在射频滤波器、天线、谐振器等无线通信设备中具有重要的应用,如5G技术的普及将进一步推动钛酸钡铁电陶瓷市场的增长。
3. 新兴应用领域的开拓随着科技的进步和新兴应用的不断涌现,钛酸钡铁电陶瓷在医疗设备、汽车电子、航空航天等领域也开始得到关注和应用。
这些新兴应用领域的开拓将进一步推动钛酸钡铁电陶瓷市场的发展。
钛酸钡铁电陶瓷市场面临的挑战虽然钛酸钡铁电陶瓷市场发展势头良好,但仍面临一些挑战:1. 生产成本高钛酸钡铁电陶瓷的生产工艺复杂,所需原材料价格昂贵,导致生产成本较高。
这给陶瓷生产企业带来一定的压力,并限制了市场的进一步扩大。
2. 技术创新与研发投入不足目前,一些先进的钛酸钡铁电陶瓷材料制备技术尚未得到广泛采用,存在一定的技术创新和研发投入不足的问题。
这限制了钛酸钡铁电陶瓷市场的进一步发展。
3. 市场竞争激烈随着钛酸钡铁电陶瓷市场的规模不断扩大,竞争也越来越激烈。
钛酸钡陶瓷制备实验报告(3篇)

第1篇实验目的本实验旨在了解钛酸钡陶瓷的制备过程,掌握固相反应法合成钛酸钡陶瓷的实验步骤,并通过对实验结果的分析,探讨影响钛酸钡陶瓷性能的关键因素。
实验原理钛酸钡(BaTiO3)是一种具有钙钛矿结构的压电陶瓷材料,广泛应用于电容器、传感器、换能器等领域。
钛酸钡陶瓷的制备主要通过固相反应法,即利用高温使钡源和钛源发生化学反应,生成钛酸钡晶体。
实验材料1. 纯度≥99.9%的钛酸钡原料2. 纯度≥99.9%的钡源3. 纯度≥99.9%的钛源4. 纯度≥99.9%的氧化铝(Al2O3)作为助熔剂5. 砂轮研磨机6. 高温炉7. 精密天平8. 精密移液器9. 烧结炉10. 显微镜11. X射线衍射仪(XRD)实验步骤1. 原料准备:称取适量的钛酸钡原料、钡源、钛源和氧化铝,精确至0.01g。
2. 原料混合:将称取好的原料放入球磨罐中,加入适量的去离子水,开启砂轮研磨机进行球磨,时间为2小时。
3. 干燥:将球磨后的浆料在60℃下干燥12小时,得到干燥的粉体。
4. 压制成型:将干燥后的粉体进行压制成型,得到尺寸为10mm×10mm×1mm的陶瓷片。
5. 烧结:将陶瓷片放入高温炉中,在1300℃下烧结2小时。
6. 性能测试:对烧结后的钛酸钡陶瓷进行XRD分析,测定其物相组成;使用显微镜观察其微观结构;测量其介电常数和介电损耗。
实验结果与分析1. XRD分析:通过XRD分析,发现钛酸钡陶瓷主要成分为BaTiO3,没有其他杂质相生成。
2. 微观结构:通过显微镜观察,发现钛酸钡陶瓷晶粒尺寸均匀,分布良好。
3. 介电常数和介电损耗:测量结果表明,钛酸钡陶瓷的介电常数为3450,介电损耗为1.89%,满足实验要求。
结论本实验采用固相反应法成功制备了钛酸钡陶瓷,实验结果表明,该方法能够得到物相组成单一、微观结构良好的钛酸钡陶瓷。
通过调整原料配比、球磨时间、烧结温度等因素,可以进一步优化钛酸钡陶瓷的性能。
烧结制度对二钛酸钡陶瓷性能的影响研究

将具有广阔的发展空问 。 本文 讨论 了烧结致 密化对其物相组成及微观形貌 的影 响。 结果表明 : 10 ℃以内 , 在 20 随烧结温度的升高 ,
晶粒趋于均匀 , 气孔率 下降 , 密化程度提高。 致 随烧结压力的升高, 试样的相对密度逐渐提 高 , 说明提高烧结压力可有效改善BT 0 ai
利用脉冲激光沉积和磁控溅射等方式可制备结
晶质量优良的取向薄膜 , 而制备物相纯 正 、 致密程度
收稿 日期 :0 1 1 — 9 2 1 — 1 1 基金项 目: 国家 9 3计划子项 目( 7 编号 :1 3 0 )江西省教育厅科学技术研究项 目( 5312 ; 编号 : J 0 1 )九江 学院质量 工程项 目( G J 64 ; 1 编号 : S XYS 9 1 FJ 0) 0
B T a i 陶瓷置于空气下进行热处理 , O 最终经打磨 、 抛 光后得到 B T: a i 靶材。 O 采用 日本 Rgk 公司生产的 i U a Rgk lm 型衍射仪对试样进行物相分析 , i u t aI a Ui I 采 用 阿 基米 德 排 水 法 测 定 试 样 的 密 度 ,采用 日本
陶瓷的烧结程度。 0 a , 5 MP 时 试样的致密度达到最大值 8 . %, 67 可基本满 足制 备薄膜靶材的使用要求。 0 关键词 二钛酸钡 ; 电存储器 ; 铁 烧结制度 ; 薄膜靶材
中 图 分 类 号 : Q1 47 文 献 标 识 码 : T 7 .5 A
高的 B T O 陶瓷是制备薄膜材料的前提 , ai 然而关于
通 讯联系人 : 芳 , — i arfn @13cm 王 E ma :pi ag 6 . l l o
2 结 果 与讨 论
《 陶瓷 学 报 )0 2年 第 2期 ) 1 2
钛酸钡材料综述

钛酸钡材料综述1.引言钛酸钡铁电陶瓷是20世纪中叶发展起来的一种性能卓越的介电材料,即便其发展时间较短,但其具有卓越的压电性能、介电性能及热释电性等,使其一跃成为功能陶瓷领域内极为重要的组成部分,并且其作为电子陶瓷元器件的基础材料,推动了电子工业的发展。
近些年,全球电子工业发展迅速,其高性能、高精度、小型化的特点对主要原料提出了更高的要求,这无形中也对钛酸钡铁电陶瓷的发展也提出了较高要求[1]。
在实际生产中,要求钛酸钡铁电陶瓷粉体超细、超纯,并对主要原料掺杂改性技术方面不断完善。
2.钛酸钡铁电陶瓷的主要制备技术钛酸钡铁电陶瓷材料的常用制备方法有固相合成法、液相合成法两大类。
针对每个大类的合成方法下面还包含了诸多支路,其具体操作各具特色。
传统固相合成法是一种常用的合成方法,但是由于该方法年代久远,因此所制备的产物粉体纯净度较低,且回收颗粒物体积大、化学活性较差,所以当前工业上使用该方法生产钛酸钡粉效果较差。
尤其是在电子产业中,对元件性能要求高,需要可靠、固态化、多功能性、多层化等高要求的元件。
面对此趋势,经过改进后的液相合成法可以达到较好的效果,液相合成法包括凝胶法、化学沉淀法、水热合成法等。
由于这些方法合成温度要求低且其各组分是在分子水平合成的,所以该方法制备出来得纯钛酸钡粉产物具有结晶性好、组成均匀、粒径可控、无团聚、纯度极高等优势,可充分发挥元器件的电子性能。
以钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4(98.0%)、硝酸钡Ba(N03):(99.5%)和草酸H2C204(99.5%)为初始原料,在微波温度为80℃,微波时间为10 min,煅烧温度为700℃和煅烧时间为1 h的条件下制备一定量晶粒尺寸在30—50 nm的BaTiO,纳米粉放入研钵中,用浓度5%作为粘合剂的PVA溶液制造颗粒,再用80~120目的筛子对颗粒进行筛选。
每次称取0.35 g左右的样品放入模具中,在10 MPa 的压力下对粉体进行干压成型,最后对瓷坯进行排胶、烧结等后续处理。
掺杂离子及掺杂工艺对钛酸钡性能的影响

Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm , Yb, Lu)离子均可对 BaTiO3进行掺杂 。由于对应离子电 价不等的原因 ,它们在 B aTiO3中的固溶极限较小 , 但对 B aTiO3性能的改善却十分显著 。大量研究表 明 : La, Nd, Sm , Eu 这 4 种元素的离子主要取代 A 位 ; Dy, Yb, Lu这 3种元素的离子主要取代 B 位 ;而 其它元素的离子则既有可能取代 A 位 ,也有可能取 代 B 位 [ 4 - 5 ] 。通过电价补偿 ,稀土元素离子对 A 位 的施主掺杂可以有效地使 B aTiO3半导化 。 Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm , Gd, Tb, Dy, Ho, Er可使 B aTiO3陶瓷 半导化 ; Lu元素可使 BaTiO3半导化 ,但电阻率很高 ; 而 Eu, Yb两种元素不能使 BaTiO3陶瓷半导化 ,而成
为绝缘体 [ 6 - 7 ] 。另外 ,在稀土元素掺杂的 B aTiO3陶 瓷中 ,再加入 Cu, M n元素 ,可以有效地增大电阻比
ρ m ax
ρ / [ 8 ] m in
。利用稀土元素离子使
B aTiO3半导化的
特性可将其制成 PTC热敏电阻陶瓷元件 ,在家用电
器 ,军用 、宇航用电子产品以及汽车制造业有着广泛
18
无机盐工业 第 37卷第 9期
B aTiO3基固溶体的居里峰显著向高温方向移动的同 时 ,介电常数也随之降低 。在 B aTiO3中掺入 Pb2 + , Pb2 +取代 A 位 ,由于 Pb2 + 的半径小于 B a2 + 的半径 , 活动空间相对较大 ,因此更容易沿晶轴迁移而形成 四方相晶核 ,使钛酸钡晶体按四方相方式生长 ,有利 于四方相钛酸钡的形成 。掺铅的钛酸钡更容易烧 结 ,烧结温度随铅掺入量的增加而降低 。但铅会对 环境造成污染 ,且对钛酸钡的介电性能造成不良影 响 ,因此很少单独使用 。 1. 3 Sr2 + , Zr4 +和 Sn4 +掺杂对 B aTiO3性能的影响
水热法钛酸钡产品生产工艺控制

水热法钛酸钡产品生产工艺控制以水热法钛酸钡产品生产工艺控制为题,我们来探讨一下这个生产工艺的过程和相应的控制措施。
水热法钛酸钡是一种重要的功能性陶瓷材料,广泛应用于电子器件、光学器件、传感器等领域。
其制备过程中,水热法是一种常用的方法。
下面我们将详细介绍水热法钛酸钡产品的生产工艺和相应的控制措施。
水热法钛酸钡产品的生产工艺包括原料准备、悬浮液制备、水热反应、过滤洗涤、干燥和烧结等步骤。
其中,原料的选择和准备是制备高质量钛酸钡产品的关键。
常用的原料有钛酸钡和相应的酸碱溶液。
在原料准备过程中,需要注意原料的纯度和配比,以确保最终产品的性能达到要求。
悬浮液的制备是水热法钛酸钡产品生产过程中的重要步骤。
悬浮液的制备过程中需要控制悬浮液的浓度、pH值和混合均匀度等参数。
具体而言,悬浮液的浓度应根据产品要求进行调整,过高或过低的浓度都会影响最终产品的性能。
pH值的控制也很重要,过高或过低的pH值都会导致反应速率的变化,进而影响产品的质量。
此外,混合均匀度也是一个需要注意的因素,悬浮液的混合均匀度直接关系到反应的均匀性和终产品的均一性。
水热反应是制备钛酸钡产品的核心步骤。
在水热反应过程中,温度和压力是需要严格控制的参数。
一般来说,较高的反应温度和较高的反应压力有助于提高反应速率和产物的结晶度。
然而,过高的温度和压力也会引发副反应,影响产品的纯度和性能。
因此,在水热反应过程中,需要根据具体的产品要求,选择合适的反应温度和反应压力,并严格控制反应时间,以获得高质量的钛酸钡产品。
过滤洗涤是水热法钛酸钡产品生产过程中的关键步骤之一。
在水热反应结束后,产生的反应物需要通过过滤和洗涤来去除杂质。
过滤的目的是分离固体产物和溶液,而洗涤的目的是去除残留的溶液和杂质。
在过滤洗涤过程中,需要注意过滤器的选择和洗涤剂的使用。
合适的过滤器能够有效地分离固液相,而洗涤剂的选择和使用能够有效地去除杂质,提高产品的纯度和质量。
干燥和烧结是水热法钛酸钡产品生产过程中的最后两个步骤。
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* 作者简介:贺兴辉(1997-),本科在读;主要研究方向为无机非金属材料。 通 讯 作 者 简 介 :李 远 亮 (1979- ),工 学 博 士 ,副 教 授 ;主 要 研 究 方 向 为 功 能 陶 瓷 。 郑 占 申 (1968- )博 士 ,教 授 ;主 要 研 究 方 向 为 功 能 陶 瓷 、电 子 陶 瓷 。
Ca2+ 掺杂量为0.03~0.06 时,钛 酸 钡 基 陶 瓷 存 在 两 相 的 PPT 区 说 在 该 区 域 下 自 发 极 化 取 向 的 方 向 増 多 使 得压电、铁电和 介 电 性 能 等 有 所 提 高;但 是 Ca2+ 过 多 掺杂时,会使得钙离 子 在 陶 瓷 的 晶 界 处 偏 析 而 抑 制 晶 粒 的 生 长 ,同 时 降 低 了 介 电 、铁 电 性 能 和 增 大 了 介 电 损 耗等。NeirmanS[4]利用 钛 酸 钡 和 锆 酸 钡 粉 体 混 合 在 常压固相烧结下制备了钛酸钡基陶瓷,结果表 明:Zr4+ 的惨 杂 量 与 Tc 的 改 变 量 不 成 正 比 关 系,其 归 根 于 制 备方法造成过多的缺 陷 所 致;钛 酸 钡 基 陶 瓷 表 现 出 优 异的压电性 能 为 以 后 探 究 无 铅 压 电 陶 瓷 材 料 拓 宽 思 路。RicinschiD 等 制 [5] 备 了 Zr4+ 掺 杂 具 有 细 晶 的 Ba (Ti1-xZrx)O3 陶瓷,结 果 表 明:Zr4+ 掺 杂 量 过 高 时,钛 酸钡基陶瓷材料显示出铁电弛豫的特性。
( 研 究 与 开 发 ) 2019 年 04 月
陶 瓷 Ceramics
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1 配方优化
Ca2+ 的含量在很小 的 情 况 下,具 有 展 宽 居 里 峰 和 提高室温下介电常数 的 作 用,还 可 以 促 使 钛 酸 钡 基 陶 瓷的斜方相转变为四 方 相 的 温 度 向 低 温 方 向 偏 移,从 而增加了介电性能的温度稳定性。Zr4+ 具有比钛 酸 钡 基陶瓷材料中的 Ti4+ 高的电 负 性,并 有 效 地 提 升 钛 酸 钡基陶瓷材料的压电和铁电性能。
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陶 瓷 Ceramics
( 研 究 与 开 发 ) 2019 年 04 月
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LiW 等 研 [1] 究 了 Ca2+ 掺 杂 的 (Ba1-xCax)(Ti0.9 Zr0.1)O3 陶瓷,结果表明:钛酸 钡 基 陶 瓷 的 晶 粒 尺 寸 随 着 Ca2+ 掺杂量 的 增 加 而 增 大;其 含 量 在 0.16 附 近 时 钛酸钡基陶瓷结构中存在 PPT 区域,能够有效地提高 钛酸钡基陶瓷的压电和铁电性能。
综上所述,掺杂离 子 取 代 钛 酸 钡 的 位 置 主 要 由 掺 杂离子的半径所决 定。 半 径 大、价 态 低 的 离 子 一 般 取 代 Ba,而半径小、价态 高 的 离 子 则 取 代 Ti。 另 外 还 与 掺杂离子的量有关。三价离 子 通 常 取 代 二 价 的 Ba2+ , 起到施主的作用,使 得 介 电 常 数 增 大,介 电 损 耗 减 小, 钛 酸 钡 的 综 合 性 能 得 到 改 善 ;当 三 价 离 子 过 量 时 ,在 取 代二价 Ba2+ 的同时,还 取 代 四 价 Ti4+ 的 位 置,起 到 受 主 的 作 用 ,使 得 钛 酸 钡 的 性 能 变 差 。
制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响*
贺 兴 辉1,2
李远亮1,2 郑占申1,2 刘媛媛1,2 李金哲1,2 张一旋1,2
(1 河北理工大学材料科学与工程学院 河北 唐山 063210) (2 无机非金属材料重点实验室 河北 唐山 063210)
王 重 言1,2
摘 要 笔者首先从配方角度出发综述了配方的不同对钛酸钡性能的影响,其次从预烧温 度、保 温 时 间、制 备 方 法 的 角 度 分 析 工 艺 的 差 异 对 试 样 最 终 的 性 能 的 影 响 ,并 指 明 钛 酸 钡 陶 瓷 现 存 的 问 题 以 及 对 未 来 的 展 望 。 关键词 钛酸钡 制备 工艺 影响 中国分类号:TQ174 文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2019)04-0055-03
ChoiY 等 制 [2] 备 了 (Ba1-xCax)(Ti1-yCay)O3 陶 瓷,着重研究了掺杂 量 对 钛 酸 钡 基 陶 瓷 结 构 和 电 学 性 能的影响。结果表明:随 着 掺 杂 量 的 增 加 钛 酸 钡 基 陶 瓷的晶粒尺寸和晶胞 参 数 会 相 应 的 减 小,介 电 峰 有 一 定的展宽且室温附近的介电常 数 有 所 増 加;过 量 Ca2+ 掺杂会造成结构中氧 空 位 缺 陷 和 细 小 晶 粒 的 出 现,并 导 致 BT 基 陶 瓷 漏 电 流 密 度 增 大。 唐 翠 翠 制 [3] 备 了 Ba(Zr,Ti)O3 陶 瓷,结 果 表 明:随 着 Ca2+ 掺 杂 量 的 增 加 ,钛 酸 钡 基 陶 瓷 的 物 相 结 构 由 斜 方 相 向 四 方 相 转 变 ;