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钛酸铋钠掺杂对BaTiO₃-Nb₂O₅-ZnO系统介电性能的影响

杜Min , 袁颖 , 张树人 , 唐斌 , 李言荣

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00267

研究了Bi_0.5Na_0.5TiO₃(BNT)掺杂对BaTiO₃(BT)-Nb₂O₅-ZnO三元系统介电性能与微结构的影响. BaTiO₃陶瓷在低温端(-55℃)的电容量变化率随BNT含量的增大而单调降低, 而高温端(150℃)的变化率持续增大, 且居里温度单调递增. 掺杂1.0wt%与2.5wt% BNT的BT陶瓷满足EIA X8R特性. SEM观察表明, BaTiO₃陶瓷内部由细小的基质晶粒和第二相晶粒组成, 且第二相比例随BNT含量的增加而增大. XRD分析表明, 基质晶粒为BaTiO₃3, 第二相晶粒为CaB₂Si₂O₈和NaBiTi₆O₁₄. 条状第二相CaB₂Si₂O₈和NaBiTi₆O₁₄的产生改变了BT系统的内应力结构是钛酸钡陶瓷居里温度升高以及电容量温度特性改善的原因.

关键词: X8R , barium titanate , sodium bismuth titanate , multilayer ceramic capacitors

Y₂O₃和ZnO共掺杂对BaTiO₃陶瓷的微观结构和介电性能的影响

李波 , 张树人 , 周晓华 , 袁颖

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00451

研究了Y₂O₃和ZnO共掺杂对BaTiO₃陶瓷的微观结构和介电性能的影响. XRD分析表明, Y₂O₃和ZnO促使BaTiO₃的晶体结构由四方相转变为赝立方相; 在此系统中Y₂O₃的固溶度低于1.5mol%, 而ZnO的固溶度约3.0mol%. SEM显示Y₂O₃比ZnO更能有效地改善微观结构, 其显著的晶粒抑制作用归因于分散于晶界的第二相Y₂Ti₂O₇对晶粒生长的钉扎作用. 适量Y₂O₃和ZnO的协同作用有助于形成壳-芯结构, 并显著改善BaTiO₃陶瓷的介电温度稳定性. 在BaTiO₃-Y₂O₃-ZnO新体系中获得符合X7R的高性能抗还原介质.

关键词: 钛酸钡 , Y2O3 , ZnO , multilayer ceramic capacitor

环保型多重掺杂X7R瓷料的多元非线性回归分析

周晓华 , 张树人 , 唐斌 , 李波

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00683

通过引入自制复合氧化物掺杂剂, 应用多元非线性回归分析方法, 建立了多元非线性回归数学模型y=b₀+Σb_ix_i+Σb_iix_i²+Σb_iiix_i³, 确立了环保型多重掺杂X7R 多层陶瓷电容器(MLCC)瓷料中各种掺杂剂的用量对介电常数及电容量温度变化率(Δ C/C _25℃)的多元非线性回归方程, 并进一步解释了部分掺杂剂的改性机理. 回归方程表明, 介电常数随Nb、Ce掺杂量的增加而降低, 这与当前较为成熟理论“壳-芯”结构模型完全吻合. 最后通过回归方程优化瓷料配方, 研制了环保型X7R MLCC瓷料系统. 在空气中于1140℃下烧成的BaTiO3陶瓷材料的主要性能指标达到: ε_298K=2900±50, tgδ≤1.0%,ρ≥10¹¹Ω·cm,Δ C/C _25℃(-55℃～+125℃)≤±15%.

关键词: X7R , MLCC , non-linear regression multi-analysis , barium titanate

烧结气氛对 Er-Mg和 Er-Mn掺杂 BaTiO₃陶瓷介电性能的影响

李波 , 张树人 , 王升

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00821

用固相法制备了Er-Mg和Er-Mn掺杂BaTiO₃陶瓷, 并研究烧结气氛对其微结构和电性能的影响. XRD显示样品经不同气氛烧结后均是赝立方相, 在空气中烧结Er的固溶度约3.0mol%~4.0mol%, 但还原气氛会抑制Er在BaTiO₃中的固溶度, 导致焦绿石相Er₂Ti₂O₇出现. SEM显示Mg能抑制Er₂Ti₂O₇晶粒的长大, 而Mn促进此第二相的晶粒生长. 研究表明, 烧结气氛对受主离子的固溶度的作用将改变壳芯结构中壳/芯体积比, 并且Mn离子的价态随气氛变化将移动居里点, 从而显著影响电容变化率温度特性. 采用适当的气氛烧结能够使两种介质都满足X8R要求.

关键词: 钛酸钡 , secondary phase , solid solubility , multilayer ceramic capacitor

V₂O₅对 BaTiO₃-Y₂O₃-MgO陶瓷性能的影响

李波 , 张树人 , 周晓华

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00706

研究了V₂O₅掺杂BaTiO₃-Y₂O₃-MgO系陶瓷的显微结构和介电性能. SEM显示V₂O₅会促进该体系晶粒生长, 降低陶瓷致密度. XRD显示V掺杂样品均为单一赝立方相, 其固溶度>1.0mol%. 研究表明, V离子能有效抑制掺杂离子Y、Mg向BaTiO₃晶粒内扩散, 改变掺杂离子在晶粒中分布,
从而形成薄壳层的壳芯晶粒, 因此V能提高居里峰的强度并改善电容温度稳定性. 多价V离子在还原气氛中以+3、+4为主, 能增强瓷料的抗还原性, 提高绝缘电阻率(10¹³Ω·cm)、降低介电损耗(0.63%). 该体系掺杂0.1mol%V时, 介电常数达到2600, 满足X8R标准.

关键词: 钛酸钡 , V2O5 , microstructure , dielectric properties , multilayer ceramic capacitor

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