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结合高压陶瓷电容器对陶瓷材料高介电常数、低介电损耗、高耐压强度以及良好的温度稳定特性的要求,本工作选择(Sr,Pb)TiO3和(Ba,Sr,Ca)TiO3系陶瓷介质材料,采用固相反应合成法制备0.73SrTiO3-0.18PbTiO3-0.09Bi2O3·3T1O2(简称SPBT)和Ba0.6Sr0.3Ca0.1TiO3(简称BSCT)陶瓷。对于SPBT材料,研究了预烧工艺及La2O3的添加对材料结构与性能的影响。在BSCT材料中研究了Bi2O3·3TiO2的最佳添加量,确定基础配方。在此基础上,研究了Cr2O3、Cr2O3+Nb2O5、CeO2的添加对BSCBT陶瓷材料介电常数、介电损耗、直流耐压及温度稳定性的影响。
比较经过预烧合成和直接烧结制备的SPBT陶瓷样品的介电性能,结果表明,预烧对材料的介电常数及直流耐压有着比较显著的影响,预烧后陶瓷材料介电常数约为不预烧时材料介电常数的二分之一,但直流耐压明显提高。在SPBT材料中添加La2O3,当添加量x=0.2wt％时,在850℃保温2h预烧和1060℃烧结1h条件下制得的陶瓷材料具有优良的性能,εTr3=1822,tanδ=0.0042,Eb=11kV/mm,且在-20℃～100℃温度范围内,材料容温变化率为-29.30％≤K≤+15.04％。
对于基础配方BSCBT,分别采用Cr2O3、Cr2O3+Nb2O5、CeO2进行了掺杂改性。实验结果表明:Cr2O3的最佳掺杂量为0.2wt％,此时材料εTr3=1778,tanδ=0.0060,Eb=12.2kV/mm,在-20℃～+100℃温度范围内,材料的容温变化率为-43.41％≤K≤+20.44％,在高温区域,材料的温度稳定性有所改善。当保持CrzO3掺杂量为0.2wt％,另复合掺杂0.1wt％的Nb2O5时,材料εTr3=1779,tanδ=0.0068,Eb=13.158kV/mm,在-20℃～+100℃温度范围内,材料的容温变化率为-30.73％≤K≤+23％,在高温区域,温度稳定性较单独掺杂Cr2O3有一定的改善。当掺杂0.2wt％的CeO2时,材料εTr3=1730,tanδ=0.0060,Eb=13.125kV/mm,在-20℃～+100℃温度范围内,材料的容温变化率为-43.83％≤K≤+16.05％,在高温区域,材料的温度稳定性有所改善。