锶掺杂二钛酸钡的熔盐法制备及其介电性能

织构化 的 Ｂ ａ Ｔｉ 。 Ｏ 陶 瓷 是 其应 用 的 前 提． 而 掺 杂 改性 又是改 善 陶瓷 材料 性 能 的一 个非 常 重要 的方 法， 它在改 善 陶 瓷 的介 电性 能 、 居里 点 的转 变 、 陶
程如公 式 （ １ ） ．
（ １一 ） Ｂａ ＣＯ３ ＋ ￣Ｓｒ Ｃ（ ） ３ ＋２ Ｔｉ Ｏ２ 一
当 一０ ． ０ １时 ， 根据 称取 的 原料 质量 ， 与适 当 大小 和重量 的玛瑙球 混 合 。 以无水 乙醇 为介 质 ， 放 入行 星式球 磨 机 中球磨 ６ ｈ后 取 出 ， 在 ５ ０。 Ｃ下 干
燥 １ ２ ｈ ．
方面， 掺 杂 改性 研 究 已取 得 了不 小 的进 展 ｌ ［ ］ ， 但 由于 Ｂ ａ Ｔｉ Ｏ 热 力学 稳定 温 度范 围很 窄 （ １ ２ ２ ０ ～ １ ２ ３ ０℃） ， 制 备 比较 困难 ， 因此 目前 有关 它 的掺 杂
０ 引 言
二钛酸钡 （ Ｂ ａ Ｔｉ 。 ｏ ） 是 Ｂ ａ Ｏ～ Ｔ ｉ Ｏ ２体 系 中一 种亚稳 态 的新 型 无 铅 铁 电 材料 ， 其 单 晶 的 居 里 温 度 丁 约在 ４ ３ ０～４ ７ ５。 Ｃ， ｂ轴 方 向介 电常 数 能达
ＫＦ掺 杂量 的变 化＿ ＿ ８ ～ 【 ， 最 近 又 采用 熔盐 法 制 备 了 Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ 纳米颗 粒及 其陶瓷 ， 本 文在 此 基础 上 ， 利用熔 盐法 制备 了 １ Ｓ ｒ 替代的 Ｂ ａ 。 。 ｓ ｒ ｏ 。 Ｔ ｉ 。 （ ） ｊ 纳米棒 粉体 ， 研 究 了 以此 粉 体 制 备 的 Ｂ ａ Ｔ ｉ ： Ｏ 陶
Ｂ ａ １ 一Ｓ ｒ Ｔｉ ２ Ｏ ５ ＋Ｃ Ｏ ２ 十
（ １ ）
瓷 的致 密度 等 方 面 发 挥 着 重要 作 用 ， 在 获 得 织构 化Ｂ ａ Ｔ ｉ 。 Ｏ 陶瓷基 础上进 行 掺杂 改性 是 二钛 酸钡
研究 的方 向之一． 目前 在 改 善 Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ 。陶 瓷 的 性 能
瓷 的介 电性 能 ．
到３ ０ ０ ０ ０ ， 比传 统 的立方 Ｂ ａ Ｔｉ Ｏ。 高出 ２ ４３ 倍， 表 现 出 良好 的介 电和 铁 电性 能 ， 在 电子 、 通 讯等 高科
技领域 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 ｌ １］ ． 但 Ｂ ａ Ｔ ｉ 。 Ｏ 晶 体 的介 电性 能 具 有 很 强 的 各 向异 性 ， 在 垂直于 ｂ
说 明 陶 瓷 的介 电性 能 具 有 明显 的 各 向 异 性 ， 成 功 获 得 了 织 构 化 的 二钛 酸钡 锶 陶瓷 ．
关键 词 ： 二钛酸钡 ； 熔盐法 ； 锶替代 ； 织 构化 陶瓷 ； 介 电 性 能
中图分类号： ＴＭ２ ８ ２ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ２ ８ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ０ ８
轴 的方 向 介 电 常 数 很 小 ， 约在 １ ０ ０附 近 ， 因 此 获 得
１ 实 验
１ ． １ Ｂａ 。９９Ｓ ｒ 。 ｏ １ Ｔｉ ２ Ｏ５ 粉体
．
的 制 备
以 Ｂ ａ Ｃ Ｏ 。 （ 国药 ， 分析纯） 、 Ｓ ｒ Ｃ Ｏ 。 （ 国药， 分 析 纯） 和 Ｔｉ Ｏ 。 （ 国药 ， 分析 纯 ） 为原料， 反 应 的 基 本 过
锶掺 杂 二 钛 酸钡 的熔 盐法 制 备 及其 介 电性 能
徐 军， 唐 甲。 杨 薇
（ 武汉 工程 大学材料科 学与工程 学院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要： 为 了获 得 织 构 化 的二 钛 酸 钡 陶 瓷 ， 并 利 用 元 素 替 代 调 控 和改 善 陶 瓷介 电性 能 的 特点 ， 采用熔盐法 ， 以
将干燥 后 的混合 粉末 与相 等 重量 的共 晶成 分 Ｎａ Ｃ１ 一 ＫＣ １ 熔 盐 混合 ， 其 中 Ｙ ／ （ Ｎａ Ｃ １ ） ： （ ＫＣ １ ） 一
改性 的 报道 很 少 ． 岳新 艳 等 ］ 对 Ｂ ａ Ｔｉ ： Ｏ 进 行 镁
元 素掺 杂 ， 提 高 二 钛 酸 钡 的介 电性 能 ， ｚ一０ ． ０ ０ ５ 时， 电弧熔 炼 法 制 得 的 多 晶体 Ｂ ａ … Ｍｇ Ｔｉ ｚ Ｏ 的 介 电常数 最大值 可达 ３ ２ ５ ０ ． 本 文作 者前 期 制备 了 ＫＦ掺 杂 的 Ｂ ａ Ｔｉ 。 Ｏ 陶 瓷 ， 研 究 了 其 介 电 性 能 随
第 ３ ５卷第 ６期 ２ ０ １ ３年 Ｏ ６月
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Ｖ ｏ１ ． ３ ５ Ｎ ．
Ｊ ｕ ｎ ． ２ Ｏ １ ３
文章编号 ： １ ６ ７ ４—２ ８ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６—０ ０ ４ ０—０ ４
碳酸钡 ， 二 氧 化 钛 和 碳 酸 锶 为原 料 ， 以 氯 化 钠 和 氯化 钾 为 熔 盐 ， 在８ ４ ０℃ 反应 ５ ｈ ， Ｘ射 线衍 射 结 果 显 示 ， 得 到 的 粉体 为 单相 ， 说 明 锶离 子 完 全 进 入 了二 钛 酸 钡 晶 格 ， 成 功 制 备 出 了摩 尔 比为 １ 锶掺 杂的二钛酸钡粉体． 通 过 扫 描 电 子 显微 镜 形 貌 分 析 显 示 ， 制 备 的二 钛 酸 钡 锶 单 晶颗 粒 呈 棒 状 ， 长约 ２ ． ０ ｍ， 矩 形截面宽 约为 １ ０ ０ ～ ２ ０ ０ ｎ ｍ． 棒 状 颗 粒 所 组 成 的粉 体 经 单 轴 压 力 压 片 、 烧 结 后 得 到 的二 钛 酸 钡 锶 陶瓷 ， 居里温度 约为 ４ １ ５℃ ， 说 明 当锶 掺 杂量 为 １ （ 摩 尔比） 时， 相 比未掺杂 的单 晶二钛酸 钡的居 里温度略 有降低． 在测量 频率 为 １ ０ ｋ Ｈｚ ～ １ ０ ＭＨｚ 的范围内， 陶 瓷 片 在 成 型 时压 力 轴 垂 直 方 向 上的 介 电 常 数 峰值 约是 平 行 方 向上 介 电常 数 峰 值 的 ３ 倍，