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CaCu_3Ti_4O_（12）介电陶瓷的制备与性能研究

作　者: 李熹
导　师: 李翠伟
学　校: 北京交通大学
专　业: 材料学
关键词: CCTO 纯度气氛放电等离子烧结介电常数
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文采用固相反应法制备CaCu3Ti4O12 (CCTO)陶瓷材料,合成了CCTO并制备了陶瓷。研究了纯度、气氛对材料结构和性能的影响。同时利用放电等离子烧结法制备CCTO陶瓷材料,并研究不同烧结温度、升温速率、保温时间及煅烧粉体气氛烧结制备的CCTO陶瓷的介电性能和显微镜结构。实验表明合成CCTO粉体的纯度越高,制备CCTO陶瓷材料越致密,介电常数越高,介电损耗越低。实验证明在流动气氛烧结制备的材料晶粒较大,介电损耗更小,具有更高的密度。空气合成粉体在空气中烧结制备的CCTO陶瓷1000Hz下的介电常数达到了6000以上,介电损耗仅为0.143。通过阻抗谱和等效电路分析,证明经放电等离子烧结的CCTO陶瓷具有半导化晶粒和晶界是导致材料的高介电常数的原因,SPS烧结温度为760℃,20MPa压力条件下,保温时间为3min,制备出的CCTO陶瓷1000Hz下介电常数达到600000。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
序  8-11
1 引言  11-17
  1.1 电介质材料的基本概念和高介电常数材料  11-13
    1.1.1 电介质  11
    1.1.2 介电常数  11-13
    1.1.3 介电损耗  13
  1.2 CaCu_3Ti_4O_(12)材料的性质及研究现状  13-16
  1.3 本课题的研究意义及目的  16-17
2 实验内容和研究方法  17-21
  2.1 实验原料及CCTO陶瓷的制备  17-18
    2.1.1 实验原料  17
    2.1.2 制备过程  17-18
  2.2 CCTO陶瓷的物相与结构表征  18-19
    2.2.1 物相分析  19
    2.2.2 显微结构观察  19
  2.3 CCTO陶瓷的性能测试  19-20
    2.3.1 密度测试  19
    2.3.2 介电常数和介电损耗的测定  19-20
    2.3.3 阻抗谱分析  20
  2.4 实验设备和仪器  20-21
3 纯度对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  21-29
  3.1 不同纯度CCTO粉体的合成  21-23
  3.2 粉体纯度对CCTO陶瓷相组成的影响  23
  3.3 粉体纯度对CCTO陶瓷性能的影响  23-26
    3.3.1 粉体纯度对CCTO陶瓷密度的影响  24
    3.3.2 粉体纯度对CCTO陶瓷介电性能的影响  24-26
  3.4 粉体纯度对CCTO陶瓷显微结构的影响  26-28
  3.5 小结  28-29
4 气氛对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  29-50
  4.1 空气、氧气和真空气氛下CCTO粉体的预煅烧  29-34
    4.1.1 空气中合成粉体  29-30
    4.1.2 氧气中合成粉体  30
    4.1.3 真空中合成粉体  30-31
    4.1.4 晶格常数分析计算  31-34
  4.2 在空气和氧气中烧结制备CCTO陶瓷  34-38
    4.2.1 不同气氛CCTO陶瓷的密度  34
    4.2.2 不同气氛烧结陶瓷的物相分析  34-36
    4.2.3 晶格常数计算  36-38
  4.3 不同气氛制备的CCTO陶瓷材料的介电性能  38-47
    4.3.1 合成粉体气氛对材料介电性能的影响  38-44
    4.3.2 烧结气氛对材料介电性能的影响  44-47
  4.4 不同气氛制备的CCTO陶瓷材料的显微结构  47-49
  4.5 小结  49-50
5 放电等离子烧结制备CCTO的结构和性能  50-68
  5.1 不同烧结条件下材料的收缩过程  50-53
    5.1.1 烧结温度对材料烧结收缩的影响  50-52
    5.1.2 保温时间对材料烧结收缩的影响  52
    5.1.3 升温速率对材料烧结收缩的影响  52-53
  5.2 不同烧结条件下CCTO陶瓷的相组成  53-56
  5.3 不同烧结条件下CCTO陶瓷的结构与性能  56-67
    5.3.1 烧结温度对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  56-61
    5.3.2 保温时间对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  61-63
    5.3.3 升温速率对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  63-64
    5.3.4 预煅烧合成气氛对CCTO陶瓷材料结构和性能的影响  64-67
  5.4 小结  67-68
6 结论  68-69
参考文献  69-71
附录A  71-72
索引  72-73
作者简历  73-75
学位论文数据集  75

CaCu_3Ti_4O_（12）介电陶瓷的制备与性能研究

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