PbO-Na2O-Nb2O5-SiO2系复合玻璃陶瓷的结晶行为和介电性能.pdf

王 磊等：PbO-Na20-NbzOs—SiOz系复合玻璃陶瓷的结晶行为和介电性能 1481 PbO-Na2O-Nb2 05一Si02系复合玻璃陶瓷的结晶行为和介电性能。 王磊，张庆猛，杜 军 (北京有色金属研究总院，北京100088) 摘要： 通过熔融一快冷一可控结晶技术，制备了不同 Pb含量的PboNa。O-Nb。O。-SiO：系的玻璃陶瓷，并 对其结晶行为和介电性能进行了研究。XRD分析结 Nb206玻璃陶瓷u¨。 果表明，在750℃下热处理的样品，随Pb含量增加，相 结构由立方钙钛矿演变至焦绿石相；而850℃下热处 作为玻璃陶瓷的铁电相基础材料，并引入SiOz作为玻 理样品，随Pb含量增加，相结构由方钙钛矿演变为钨 青铜／钙钛矿两相共存；介电性能测试结果表明，750℃ 瓷，系统研究了其结晶和相演化行为以及介电性能。 热处理样品介电常数随Pb含量增加而降低；850℃热 2 实 验 处理样品趋势相反，且高Pb含量样品的介电常数温度 依赖性显著。采用EDS对玻璃相内和陶瓷颗粒内部 2．1组分设计 元素分布进行了分析，并采用三元系相图对结晶反应 在玻璃陶瓷的体系选择和成分设计中，考虑到铌 过程进行了解释，表明，不同组分和热处理条件下，析 酸盐具有很好的介电性能，所以选择PbNb。os和 晶反应路径的不同是造成相变演化和介电性能显著不 同的主要原因。 关键词： 玻璃陶瓷；PbNb：O。；NaNbO。；介电性能为玻璃形成体。 中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1001-9731(2010)08-1481-04 共熔反应。在两相含量分别为20／80和80／20之间， 1 引 言 都可形成固溶体。有文献报道过摩尔含量比1／ 线性电介质材料的储能密度与介电常数的一次方 和击穿场强的平方成正比[1]。传统铁电陶瓷材料多采 含有20％(摩尔分数)SiO：的玻璃陶瓷[121。适量Si02 用粉末混合物压制成型、然后进行固相烧结制备；其致 玻璃成分的存在可以保证熔体从高温快速淬火至室温 密度由于气孔的存在很难提高，导致击穿强度也很难 时形成致密的玻璃相，提高击穿场强。 提高，限制了其在高储能技术中的应用[z]。 1 通过熔融一快冷一可控结晶技术制备出无孔隙等结 构缺陷的玻璃一陶瓷复合材料，是提高铁电陶瓷击穿场 1，1 强、从而有效提高材料储能密度的适用方法[3]。熔融 1 一快冷一可控结晶技术是指在高温条件下将玻璃和陶 1 p、避囊 1 瓷混合体熔炼成熔融状态，然后快速冷却成玻璃相，并 1 在随后的结晶化处理过程中通过有效控制陶瓷相的形 1 O 核和长大，最终形成完全致密的玻璃陶瓷复合材料。 PbNb06 x——÷ 2NaNbOt 研究已经发现合适的玻璃和陶瓷组分、经过适当 图1 zNaNb03一(1--x)／2PbNb。06二元相图 1 for 热处理而析出铁电相的玻璃陶瓷具有较高的介电常数