SHS-QP制備鈦酸鋇陶瓷及其性能研究.pdf

1、本文用自蔓延高溫快速加壓(SHS/QP)技術(shù)制備鈦酸鋇陶瓷。具體是將初坯置于自蔓延體系中，用自蔓延產(chǎn)生的熱量加熱初坯，當自蔓延高溫反應(yīng)(SHS)剛剛完成，且內(nèi)置的材料仍然處于紅熱軟化狀態(tài)時，對材料快速施加一個較大的壓力，從而能夠在幾分鐘內(nèi)一次性使材料達到致密的過程。
　　 由于自蔓延高溫快速加壓合成(SHS/QP)技術(shù)擁有超快的升溫速率(1700℃/min)和較快的冷卻速率，將會使陶瓷材料的結(jié)構(gòu)不能及時轉(zhuǎn)變，導致材料具有較寬的晶

2、界和結(jié)晶度較低的晶粒，從而使微米尺度的材料具有納米尺度材料才具有的特性。而這些特性對于結(jié)構(gòu)比較敏感的功能陶瓷的影響是極為明顯的。本文基于SHS/QP技術(shù)及其已有致密化機理研究的基礎(chǔ)上，摸索出了一條合適的高溫自蔓體系，同時結(jié)合較大的機械壓力(200MPa)成功的制備了巨介電常數(shù)鈦酸鋇陶瓷，能夠為巨介電材料的制備提供了一條較好的方法。
　　 本論文可分為三部分:一是選擇合適的自蔓延高溫體系，摸索出相應(yīng)的工藝參數(shù)，探索保溫時間對致密化

3、的貢獻;二是對制備的鈦酸鋇陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)進行研究;三是對鈦酸鋇陶瓷的巨介電性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系進行研究。
　　 通過選用氧化鉻-鋁-碳自蔓延體系與鎳-鋁自蔓延體系，添加不同比例的稀釋劑來調(diào)節(jié)自蔓延高溫體系的升溫制度。將不同升溫制度的自蔓延體系包裹上微米鈦酸鋇初坯進行燒結(jié)，探索出較為合適的制備工藝。最后選定采用氧化鉻、鋁、碳及含量為10wt％氧化鋁的自蔓延體系，包裹粒徑為1～2μm的鈦酸鋇初坯燒結(jié)。該體系引燃后溫度可達1700℃，高溫

4、(1500℃)的持續(xù)時間可達2min。
　　 探討了溫度對鈦酸鋇陶瓷致密度的影響，其結(jié)果表明:當自蔓延體系引燃后65秒加壓，樣品的致密度高達99.7％，接近理論密度。
　　 對樣品的介電性能分析發(fā)現(xiàn)所制備的高致密鈦酸鋇陶瓷具有巨介電常數(shù)（50℃、1KHz下高達75000）和較低的介電損耗。微觀結(jié)構(gòu)的觀察、介電性能的分析及X射線光電子能譜分析發(fā)現(xiàn)，所制備的鈦酸鋇陶瓷擁有絕緣性的無定形晶界和半導電性的晶粒，能夠形成界面阻擋層