晶粒尺寸对细晶钛酸钡陶瓷介电、压电和铁电性能的影响

摘要： 以采用水热法制备的BaTiO3粉体作为原料, 利用普通烧结法和两步烧结法制备出晶粒尺寸为0.25~10.15 μm的BaTiO3陶瓷, 研究了晶粒尺寸效应对BaTiO3陶瓷的介电、压电以及铁电性能的影响。结果表明: BaTiO3陶瓷的四方相含量随着陶瓷晶粒尺寸的增大而增加; 当晶粒尺寸在1 μm以上时, 室温相对介电常数(ε° )和压电系数(d33)随着晶粒尺寸的减小而增大, 并在晶粒尺寸为1.12 μm时分别达到最大值5628和279 pC/N, 然后两者随着晶粒尺寸的进一步减小而迅速下降。BaTiO3陶瓷的剩余极化强度Pr随晶粒尺寸的增大而提高, 而矫顽场Ec却呈现出相反的趋势。晶粒尺寸对介电性能和压电性能的影响是由于90°电畴尺寸和晶界数量的变化。晶粒的晶体场和晶粒表面钉扎作用的变化影响了电畴, 进而改变电滞回线。