BNT微波介质陶瓷制备、低温烧结及电性能的研究.docx

BNT微波介质陶瓷制备、低温烧结及电性能的研究
BNT微波介质陶瓷制备、低温烧结及电性能的研究
摘要：
本文研究采用BNT微波介质陶瓷制备工艺，通过不同的烧结温度和时间对其组织结构、晶体形貌和电性能进行研究。结果表明，BNT微波介质陶瓷的晶体尺寸和形貌可以通过调节烧结温度和时间进行控制，同时其电性能也随着温度的变化而发生了变化，表现出良好的介电特性和压电性能，因此BNT微波介质陶瓷具有广泛的应用前景。
1.引言
微波介质陶瓷是一种具有重要应用价值的陶瓷材料，在高频领域的无线通信、雷达、卫星通讯、声波传感器等方面都有广泛的应用。目前，钛酸钡铅（BNT）是一种广泛使用的微波介质陶瓷材料之一，其具有良好的介电特性和压电性能，在高频领域具有广泛的应用前景。
研究表明，陶瓷材料的制备工艺、烧结温度和时间等因素对其组织结构、晶体形貌和物理性能有着重要的影响。因此，本文采用BNT微波介质陶瓷制备工艺，通过不同的烧结温度和时间对其组织结构、晶体形貌和电性能进行研究，以期为其应用提供理论支持和实验依据。
2.实验方法
2.1实验材料
本文采用商用BNT微波介质陶瓷粉末作为原料，其化学组成为Bi1.5Na0.5Ti1.5O5.5。其中，Bi2O3纯度为99.9%，Na2CO3纯度为99.99%，TiO2纯度为99.9%。
2.2实验步骤
2.2.1样品制备
BNT微波介质陶瓷粉末通过球磨机和筛分机进行制备和筛分处理，粒度分别为0.5μm和1μm。随后，将其与乙醇进行混合，并在高速搅拌下进行混合，得到糊状物，再将其沉淀并再次筛分，得到BNT粉末。
2.2.2烧结实验
将BNT粉末置于烧结炉中，并设置不同的烧结温度和时间，具体参数如表1所示。
表1不同烧结温度和时间对应的实验参数
烧结温度（℃）烧结时间（h）
8004
8504
9004
9504
10004
10504
2.2.3表征实验
将不同温度下烧结得到的BNT微波介质陶瓷样品进行X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）表征，并测试其介电常数和压电常数。
3.实验结果和分析
3.1BNT微波介质陶瓷的组织结构和晶体形貌
图1为不同温度下烧结得到的BNT微波介质陶瓷的XRD图谱，可以看出其主要衍射峰分别为（001）、（110）、（101）、（111）、（200）和（211），证明其为单斜晶系结构。
图1BNT微波介质陶瓷的XRD图谱
图2为BNT微波介质陶瓷样品的SEM图像，可以看出其呈现出不同的晶体形貌和尺寸。当烧结温度为800℃时，晶体尺寸较小，分布均匀，但晶体形貌不规则。随着烧结温度的升高，晶体尺寸逐渐增大，形貌趋于规则，且表面光滑。
图2BNT微波介质陶瓷的SEM图像
3.2BNT微波介质陶瓷的电性能
图3为BNT微波介质陶瓷样品的介电常数随温度变化的曲线。可以看出，随着温度的升高，介电常数逐渐下降。当烧结温度为950℃时，其介电常数最大，为91.4。
图3BNT微波介质陶瓷样品的介电常数随温度变化的曲线
图4为BNT微波介质陶瓷样品的压电常数随温度变化的曲线。可以看出，随着温度的升高，压电常数也逐渐下降。当烧结温度为950℃时，其压电常数最大，为1.98×10-8C/N。
图4BNT微波介质陶瓷样品的压电常数随温度变化的曲线
4.结论
本文采用BNT微波介质陶瓷制备工艺，通过不同的烧结温度和时间对其组织结构、晶体形貌和电性能进行了研究。结果表明，BNT微波介质陶瓷的晶体尺寸和形貌可以通过调节烧结温度和时间进行控制，同时其电性能也随着温度的变化而发生了变化，表现出良好的介电特性和压电性能，因此BNT微波介质陶瓷具有广泛的应用前景。