镁掺杂钛酸钡陶瓷的溶胶-凝胶法制备及性能研究

摘要

钛酸钡(BaTiO3)晶体的基本模型是钛和氧八面体伸长振动,Ti位晶格缺陷能显著影响其晶格模型,因此可以在钛位掺杂少量的二价或三价离子作为补偿,减小电导率。Mg2+离子是一种稳定的二价受主离子,其半径(0.065nm)与Ti4+(0.068nm)相近,在BaTiO3晶格有可能取代Ti4+的位置,以增强陶瓷的抗还原性,防止在还原性气氛下烧结时,Ti离子由+4价转变为+3价,形成氧空位而发生半导化,因此掺杂改性后的陶瓷片可以采用如镍等金属作为电极,在还原性气氛中烧结而不会使BaTiO3半导化。采用溶胶-凝胶法制备Mg掺杂的BaTiO3粉体,经过烧结最终获得高致密细晶的Mg掺杂钛酸钡陶瓷,并对其电学性能进行了研究。结果表明,采用溶胶-凝胶法,于300、700、1000℃煅烧,可制备出纯相的、颗粒细小的、均匀度高的Mg掺杂BaTi03粉体,在1285、1315、1345、1375℃高温烧结成陶瓷;于700℃煅烧,Mg/Ti比为0.06,烧结温度为1285℃时得到的陶瓷性能最好,其介电常数高达2330,介电损耗降低至0.002,并且稳定性好。