2024年5月10日发(作者：金立gn8003参数)
Bi(Zn0.5Ti0.5)O3—BaTiO3陶瓷的结构、介电和铁电性能
摘 要
本文采用了固相合成法制备BBT系统陶瓷，以Bi(Zn
0.5
Ti
0.5
)O
3
—BaTiO
3
陶瓷系统为研
究对象，通过SEM、XRD等实验手段对其合成过程进行分析，研究了陶瓷制备过程中烧结
温度和烧结时间对结构演化的影响，并研究其结构与介电性能和铁电性能的关系。结果得
出：介电常数ε
r
随着烧结温度升高而明显增大，且具有明显的频率敏感性。三方相含量较
高的BaTiO
3
陶瓷具有较高的矫顽场和较大的剩余极化强度；四方相含量较高的BaTiO
3
陶瓷
具有较低的矫顽场和较小的剩余极化强度，Bi
3+
取代使三方相含量增加，铁电性能明显提
高。
关键词：Bi(Zn
0.5
Ti
0.5
)O
3
—BaTiO
3
，固相烧结法，结构，介电性能，铁电性能
内容
引言
近年来，由于建筑工业的发展和人们对装饰、装修要求的多样化，国内外建筑卫生陶
瓷工业发张十分迅猛。
陶瓷在中国乃至世界有着辉光的篇章，20世纪的工业革命极大地推动了科学技术的进
步和社会生产力的发展。与金属材料和有机高分子材料比较，陶瓷材料的高强度、高硬度、
耐腐蚀和化学性质稳定等特性使得它在机械、冶金、化工、航天航空等领域有着广阔的应
用市场。而陶瓷材料在热学、光学、磁学和电子学等方面所表现的特殊性能则构成了功能
庞大的家族，为电子技术、传感技术和生物技术等现代高新技术的发展做出了重要贡献。
然而，陶瓷这一传统工业比其他新兴工业发展相对较慢，一方面是由于制造陶瓷的原
料大多为天然矿物，在不同地区甚至同一地区原料的组成，结构和性能千差万别，对其认
识主要是经验性的，而缺乏通用性和科学认识。另一方面，陶瓷成型的技术性很强，难以
机械化和自动化生产。总之，传统陶瓷工业发展缓慢的根本原因是其组成—结构—性能之
间的关系非常复杂，还有传统工艺技术上的垄断和保守。
一. BaTiO
3
陶瓷的晶格结构简介
钛酸钡是属于典型的钙钛矿型晶体结构，其通式为ABO
3
。其中A代表二价金属离子，
B代表四价金属离子。理想情况下，Ti
4+
原子处在由8个氧原子构成的八面体空隙的正中心。
陶瓷是许许多多极其微小晶体构成的集合体。陶瓷材料的性质与其主晶相的性质是紧密相
关的，因此，需要了解BaTiO3的晶体的结构和性质。
1. BaTiO
3
晶体的结构
已知BaTiO
3
的晶体结构有六方相、立方相、四方相、斜方相和三方相等晶相。在铁电
陶瓷的生产中，六方晶相是应该避免出现的晶相，实际上也只有当烧成温度过高时才会山
现六方相。立方相、四方相、斜方相和三方相都属于钙钛矿型结构的变体。这几种变体，
在生产和研制BaTiO
3
陶瓷时常常碰到，它们的稳定温度范围为：立方相在1206C以上是稳
定的；四方相在5～120℃之间是稳定的；斜方相在一90～5℃之间是稳定的；三方相在
-90℃以下是稳定的。这里列举的稳定温度范围是大致的，各种资料资料住行稍有差异。这
与BaTiO3相变的热滞现象有关，而微量杂质也往往使相变温度有相应的变化。
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