氧化钬对贫钛型钛酸锶钡基介电陶瓷结构及性能的影响(附件)【字数：14278】
摘 要摘 要通常我们利用固相法制备电容器介质陶瓷。固相法是一种传统的工艺，这种工艺成本低，颗粒无聚集，产量大，工艺简单，所以我们采用此方法制备Ho2O3掺杂Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系电容器介质陶瓷，通过使用XRD和LCR测试系统，专门研究了不同主晶相和Ho2O3掺杂量的多少以及烧结工艺对体系介电性能的影响。通过本次试验我们可以得出在δ值不断变化的条件下（由小到大），Ho2O3掺杂改性的Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3陶瓷介电常数的温度稳定性呈现出逐步提高的趋势，但是其室温介电损耗逐渐降低；Ho2O3掺杂Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3陶瓷为钙钛矿结构的单相固溶体，这一过程中并没有第二相生成，并且随着掺杂量的增多，得到的体系晶粒度逐渐减小，样品粒径分布的均匀性也发生变化；我们把Ho2O3固溶于Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3陶瓷晶体中，占据了钙钛矿晶格的A位而使晶格发生畸变，这一过程明显的提高了体系的电阻率，室温介电常数也有所降低，并且随着Ho2O3掺杂量的增大，试样的居里温度也向低温方向移动；而且我们也可以知道烧结温度和保温时间对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系介电性能的影响也十分显著。关键词固相法；Ho2O3掺杂量；烧结工艺；单相固溶体；介电性能
目录
第一章 绪论 4
1.1 前言 4
1.3 钛酸锶钡（BST）的简介 6
1.3.1 铁电陶瓷的简介 6
1.3.2 钛酸钡的简介 7
1.3.3 钛酸锶钡的晶体结构 10
1.3.4 钛酸锶钡的介电性能 11
1.3.5钛酸锶钡材料的掺杂改性 13
1.4 钛酸锶钡粉料的制备方法 14
第二章 试样制备及实验方法 15
2.1 原料及设备 15
2.1.1 原料配方及规格 15
2.1.2实验设备简介 17
2.2实验工艺流程及工艺介绍 20
2.2.2 实验工艺流程介绍 21
2.3 对BST陶瓷进行性能测试 23
第三章 结果与讨论 24
3.1δ的变化对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系介电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
性能的影响 24
3.1.1 δ的变化对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系室温介电性能的影响 24
3.2掺杂 Ho2O3对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系介电性能的影响 30
3.2.1掺杂Ho2O3对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系室温介电性能的影响 30
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
第一章 绪论
1.1 前言
当今世界，科技迅速发展的脚步令人惊讶，所以我们对陶瓷材料的性能要求不断提高，所以我们发现陶瓷材料逐渐成为我们对材料研究的新方向，这种新型的陶瓷材料我们也称之为功能陶瓷，由于这是一个较新的研究领域，所以科研工作人员在对于这一种新材料的制备，研究，性能和制作工艺上要求非常严格。实际上现如今，这种新型的功能材料早已经进入了人们的视野，在工业科技上已经取得不小的成就，在电、磁、声、光、热等许多方面具有的诸多优异性能令其他材料望其项背，在国民经济各领域产业中广泛被应用，如红外技术、电子技术、航空航天、传感技术、激光技术、医疗卫生保健、计算机和农业等，陶瓷功能对于当今人类的科学技术起到了一定性的推动作用。介电陶瓷对于我们来说并不陌生，当打开电路板的时候，上面密密麻麻的好多电容器，这就用到了介电陶瓷。其他电子领域也广泛应用。但是科技越来越发达了，我们的要求当然也不断提升。目前，钛酸钡系和钛酸锶系陶瓷比较常见。钛酸钡系陶瓷介电性能好，但是稳定性就较差一些；钛酸锶系陶瓷介电性能虽稍差些，但是其稳定性较好。钛酸锶钡(BST)陶瓷材料结合了这两种系列的优点，具有优良的介电性能，较好的稳定性，并且还可以通过调节Ba和Sr的比例，在很宽范围内调节其介电常数，因此应用面更加广泛。为了更好的改善陶瓷介电性能，人们开始往里掺杂不同离子，并且在这方面的研究越来越深入广泛。
众所周知，陶瓷历史悠久。陶瓷是指由众多化合物（氧、碳、氮、硼、硅、硫）及其复合化合物先经成形，再烧结所形成的多晶材料。陶瓷有传统陶瓷和先进陶瓷之分，传统陶瓷原料是天然无机化合物，先进陶瓷则是由人工合成的无机化合物烧结而成，先进陶瓷控制工艺精密，具体有两类：结构陶瓷和功能陶瓷。其中功能陶瓷是在热、力、磁等方面都有广泛应用的介质材料。它在很多方面（电子信息、能源技术和国防军工等）都是重要的基础材料。随着时代发展，集成化，精密化，智能化成为未来功能陶瓷的必然发展趋势。
功能陶瓷是一种有点神奇又具有灵性的材料，科研人员发现，这种材料能感知光线，或区分气味，甚至可以储存信息，所以，说这种材料是一种多能材料并不过分，甚至有的功能陶瓷材料具有很多功能，这些功能往往取决于这种材料的内部电子状态或者原子核结构。我们把常见的功能陶瓷又分为以下几种，压电陶瓷，半导体陶瓷，生物陶瓷。其中压电陶瓷广泛应用于电力，热，光学等方面；半导体陶瓷因为具有半导体特性，常用来制作各种敏感元件；生物陶瓷经常用于对人体的骨骼修复等，在医学界有着很大的作用。
二氧化钛（TiO2）陶瓷，这种陶瓷是一种节电系数很高的材料，它的介电系数高达114，一般二氧化钛陶瓷的介电系数高于其他电介质的介电系数。科学家发现钙钛矿晶体的介电系数都比较高，这些功能陶瓷被科研人员制成具有非常的的容量的电容器，各种各样，需求量非常大，具有非常大规模的世界市场[1]。
功能陶瓷也分为很多种，电介质陶瓷便是其中的一种，它具有较大的电阻率，电介质他批次通常都可以经受住超高强度的电场并且抗击穿能力很强通常我们电常数和介电损耗等参数[2]来判断它的性能。介电常数是指在有电场时，介质会产生感应电荷而削弱电场，真空中原外加电场与介质中最终电场的比值即为相对介电常数。而介电损耗是陶瓷介质在电导过程或极化过程单位时间所消耗的电能。直流电场和交流电场作用下的介电损耗发生过程并不一样。有一种无限固溶体叫做钛酸锶钡（简称BST）[3]，钛酸钡和钛酸锶的优点在它身上都能体现出来，钛酸锶钡具高介电常数与低介电损耗，这种电介质陶瓷性能非常优越。钛酸锶钡陶瓷因为具有很高的疲劳极限和居里温度（Tc）已经被广泛应用，这种材料早已经吸引了研究人员的目光[5]。但是，在相变过程中，BST陶瓷的局里温度区域范围临近的介电常数的稳定性差不好，而且区域小，元器件介电性经常会由于温度的变化而变化，从而导致元器件工作的稳定性降低[4]。所以我们尝试去改变BST陶瓷材料的主晶相改变和掺杂改性[610]以及烧结工艺[1114]。
1.2稀土元素及其性质介绍
在元素周期表中，周期系ⅢB族中 化学元素统称为稀土元素。又称为 镧系元素。
（1）稀土的物化性质：
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第一章 绪论 4
1.1 前言 4
1.3 钛酸锶钡（BST）的简介 6
1.3.1 铁电陶瓷的简介 6
1.3.2 钛酸钡的简介 7
1.3.3 钛酸锶钡的晶体结构 10
1.3.4 钛酸锶钡的介电性能 11
1.3.5钛酸锶钡材料的掺杂改性 13
1.4 钛酸锶钡粉料的制备方法 14
第二章 试样制备及实验方法 15
2.1 原料及设备 15
2.1.1 原料配方及规格 15
2.1.2实验设备简介 17
2.2实验工艺流程及工艺介绍 20
2.2.2 实验工艺流程介绍 21
2.3 对BST陶瓷进行性能测试 23
第三章 结果与讨论 24
3.1δ的变化对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系介电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
性能的影响 24
3.1.1 δ的变化对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系室温介电性能的影响 24
3.2掺杂 Ho2O3对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系介电性能的影响 30
3.2.1掺杂Ho2O3对Ba0.75Sr0.25Ti1－δO3体系室温介电性能的影响 30
结 论 36
致 谢 37
参 考 文 献 38
第一章 绪论
1.1 前言
当今世界，科技迅速发展的脚步令人惊讶，所以我们对陶瓷材料的性能要求不断提高，所以我们发现陶瓷材料逐渐成为我们对材料研究的新方向，这种新型的陶瓷材料我们也称之为功能陶瓷，由于这是一个较新的研究领域，所以科研工作人员在对于这一种新材料的制备，研究，性能和制作工艺上要求非常严格。实际上现如今，这种新型的功能材料早已经进入了人们的视野，在工业科技上已经取得不小的成就，在电、磁、声、光、热等许多方面具有的诸多优异性能令其他材料望其项背，在国民经济各领域产业中广泛被应用，如红外技术、电子技术、航空航天、传感技术、激光技术、医疗卫生保健、计算机和农业等，陶瓷功能对于当今人类的科学技术起到了一定性的推动作用。介电陶瓷对于我们来说并不陌生，当打开电路板的时候，上面密密麻麻的好多电容器，这就用到了介电陶瓷。其他电子领域也广泛应用。但是科技越来越发达了，我们的要求当然也不断提升。目前，钛酸钡系和钛酸锶系陶瓷比较常见。钛酸钡系陶瓷介电性能好，但是稳定性就较差一些；钛酸锶系陶瓷介电性能虽稍差些，但是其稳定性较好。钛酸锶钡(BST)陶瓷材料结合了这两种系列的优点，具有优良的介电性能，较好的稳定性，并且还可以通过调节Ba和Sr的比例，在很宽范围内调节其介电常数，因此应用面更加广泛。为了更好的改善陶瓷介电性能，人们开始往里掺杂不同离子，并且在这方面的研究越来越深入广泛。
众所周知，陶瓷历史悠久。陶瓷是指由众多化合物（氧、碳、氮、硼、硅、硫）及其复合化合物先经成形，再烧结所形成的多晶材料。陶瓷有传统陶瓷和先进陶瓷之分，传统陶瓷原料是天然无机化合物，先进陶瓷则是由人工合成的无机化合物烧结而成，先进陶瓷控制工艺精密，具体有两类：结构陶瓷和功能陶瓷。其中功能陶瓷是在热、力、磁等方面都有广泛应用的介质材料。它在很多方面（电子信息、能源技术和国防军工等）都是重要的基础材料。随着时代发展，集成化，精密化，智能化成为未来功能陶瓷的必然发展趋势。
功能陶瓷是一种有点神奇又具有灵性的材料，科研人员发现，这种材料能感知光线，或区分气味，甚至可以储存信息，所以，说这种材料是一种多能材料并不过分，甚至有的功能陶瓷材料具有很多功能，这些功能往往取决于这种材料的内部电子状态或者原子核结构。我们把常见的功能陶瓷又分为以下几种，压电陶瓷，半导体陶瓷，生物陶瓷。其中压电陶瓷广泛应用于电力，热，光学等方面；半导体陶瓷因为具有半导体特性，常用来制作各种敏感元件；生物陶瓷经常用于对人体的骨骼修复等，在医学界有着很大的作用。
二氧化钛（TiO2）陶瓷，这种陶瓷是一种节电系数很高的材料，它的介电系数高达114，一般二氧化钛陶瓷的介电系数高于其他电介质的介电系数。科学家发现钙钛矿晶体的介电系数都比较高，这些功能陶瓷被科研人员制成具有非常的的容量的电容器，各种各样，需求量非常大，具有非常大规模的世界市场[1]。
功能陶瓷也分为很多种，电介质陶瓷便是其中的一种，它具有较大的电阻率，电介质他批次通常都可以经受住超高强度的电场并且抗击穿能力很强通常我们电常数和介电损耗等参数[2]来判断它的性能。介电常数是指在有电场时，介质会产生感应电荷而削弱电场，真空中原外加电场与介质中最终电场的比值即为相对介电常数。而介电损耗是陶瓷介质在电导过程或极化过程单位时间所消耗的电能。直流电场和交流电场作用下的介电损耗发生过程并不一样。有一种无限固溶体叫做钛酸锶钡（简称BST）[3]，钛酸钡和钛酸锶的优点在它身上都能体现出来，钛酸锶钡具高介电常数与低介电损耗，这种电介质陶瓷性能非常优越。钛酸锶钡陶瓷因为具有很高的疲劳极限和居里温度（Tc）已经被广泛应用，这种材料早已经吸引了研究人员的目光[5]。但是，在相变过程中，BST陶瓷的局里温度区域范围临近的介电常数的稳定性差不好，而且区域小，元器件介电性经常会由于温度的变化而变化，从而导致元器件工作的稳定性降低[4]。所以我们尝试去改变BST陶瓷材料的主晶相改变和掺杂改性[610]以及烧结工艺[1114]。
1.2稀土元素及其性质介绍
在元素周期表中，周期系ⅢB族中 化学元素统称为稀土元素。又称为 镧系元素。
（1）稀土的物化性质：
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