钛酸锶钡陶瓷及ZnO、Sm2O3/Nb2O5共掺杂钛酸锶钡陶瓷的制备及其性能研究

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本文采用传统固相反应方法,制备了Ba1-xSrxTiO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)陶瓷以以及ZnO、Sm2O3/Nb2O5共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3陶瓷材料。利用X射线衍射方法和介电谱测量方法,对样品的结构及介电性能进行了研究。实验结果表明:1.(1)Sr2+进入BaTiO3晶格内与Ba2+形成的仍然为钙钛矿型连续固溶体,且随着Sr2+含量的增加,晶面间距减小;(2)在T=300K,f=1Hz时,随着Sr2+含量的增加,使得钛酸钡的与tan均增大。但对于x=0.3,0.4这两组样品,其介电常数与损耗变化较小,这是由于Sr2+进入晶格后增大了晶体的内应力,在x=0.3时,晶格结构为立方结构,内应力最大,对应最大。但分析T=300K,f=1~106Hz下Ba1-xSrxTiO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)的介电性能发现,介电常数和介电损耗均随Sr2+含量的增大而增大,同一组分下,频率对介电常数的影响很小,但对损耗的影响较大。(3)Ba1-xSrxTiO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)介电常数实部在1~106Hz下,系列样品的介电常数随着温度的升高逐渐增大,但是随着频率的增大逐渐减小;Sr2+有明显的压峰作用,且随Sr2+的含量的增加相变弥散效应增强。2.(1)Zn2+与Sm3+进入Ba0.2Sr0.8TiO3晶格内,与之形成的仍然为ABO3钙钛矿型固溶体;且随Sm3+的增加,晶面间距增大,峰强明显减弱;Sm3+的添加改变了Ba0.2Sr0.8TiO3的晶系结构。(2)ZnO、Sm2O3共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3,介电常数明显减小。在T=300K,f=1Hz,随着Sm2+含量低于0.05mol时,、 tan均减小,而Sm2+含量高于0.05mol时,、 tan均增大。说明Sm2+的添加量为0.05mol是样品的一个过渡组份;在T=300K,f=1~104Hz范围内,各组份样品随频率的变化很小,说明对于同一组份f对的影响较小。3.(1)Nb5+、Zn2+进入Ba0.2Sr0.8TiO3晶格内,形成的仍然为钙钛矿型固溶体。随Nb5+的增加,晶面间距增大;且Ba0.2Sr0.8TiO3的晶系结构随Nb5+含量的增加,由立方相转变为四方相,又由四方向转变为正交相。(2)ZnO、Nb2O5共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3,介电常数明显减小。在T=300K,f=1Hz,随着Nb5+含量低于0.05mol时,、 tan均减小,而Nb5+含量高于0.05mol时,、 tan均增大。说明Nb5+的添加量为0.05mol是样品的一个过渡组份;在T=300K,f=1~104Hz范围内,对于同一组分f对的影响较小,说明f对tan影响较大。总的来说,ZnO、Sm2O3/Nb2O5均进入Ba0.2Sr0.8TiO3晶格内,与之形成的仍然为ABO3钙钛矿型固溶体,Sm3+和Nb5+的增加,各衍射峰均向低衍射角偏移,晶面间距增大.在相同温度和频率下,Sm3+和Nb5+含量为0.05为其介电性能的一个过渡组份.频率对各组分性能影响较小,对tan影响较大,室温下均在Sm3+/Nb5+含量为0.05处出现极小值。
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