XRD在钛酸钡陶瓷材料检测中的应用

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XRD在钛酸钡陶瓷材料中的应用主要是物相分析，如研究不同煅烧温度下钛酸钡陶瓷材料的晶型转变，亦可根据Rietveld精修（全谱拟合）得到具体的晶胞参数，参考轴率c/a值进一步判断晶相的构成。苏州浪声科学仪器有限公司 XRD在钛酸钡陶瓷材料检测中的应用 一、钛酸钡陶瓷简介 钛酸钡（BaTiO3）是BaO-TiO2体系中经典的铁电化合物，典型钙钛矿 型结构晶体，具有良好的介电和铁电特性，是电子陶瓷元件的基础母材，广泛应用于制作体积小、容量大的微型电容器和温度补偿元件，也用来制 作非线性元件、介质放大器、电子计算机记忆元件、陶瓷敏感元件、微波 陶瓷及压电陶瓷，多层陶瓷电容器、热敏电阻器、电光器件和动态随机存 储器等方面，是电子功能陶瓷器件的基础原料，因此被广大学者和生产厂 家称为“电子陶瓷产业的支柱”。 二、钛酸钡陶瓷晶体结构 钛酸钡陶瓷有五种晶体结构，分别为六方型、立方型、四方相、正交 型和三方型。在陶瓷材料领域中，碳酸钡陶瓷常见的只有两种晶型，即立 方型晶型和四方相晶型。当钛酸钡为立方钙钛矿型结构时，Ti4+居于O2-构成的氧八面体中央，Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。当钛酸钡为四方钙钛矿型结构时，晶体的对称性下降，具有 显著地铁电性和压电性，其自发极化强度沿c轴方向。所以研究钛酸钡晶 型的组成和比例对钛酸钡的铁电和压电性能至关重要。 钛酸钡晶胞结构（a）为立方相，（b）、（c）为四方相 三、XRD在钛酸钡陶瓷材料检测中的应用 四方相的钛酸钡具有良好的介电性能、压电性能、铁电性能，被广泛 应用于多层陶瓷电容器（MLCC）、热敏电阻、动态存储器和光电器件等方 面。与立方型相比，四方相钛酸钡具有自发极化现象，其铁电、压电、热 电性能更为优异。而XRD在钛酸钡陶瓷材料中的应用主要是物相分析，如 研究不同煅烧温度下钛酸钡陶瓷材料的晶型转变，亦可根据Rietveld精修 （全谱拟合）得到具体的晶胞参数，参考轴率c/a值进一步判断晶相的构 成。 四、应用案例 (1)待测样品图 左：BaTiO3-1样品；右BaTiO3-2样品 (2)检测结果 Pas-20.000 BaTiO3-1的XRD图谱 BaTiO3-2的XRD图谱 (4)结论 由上图可知，BaTiO3-1样品物相为立方相钛酸钡（PDF#00-031-0174）； BaTiO3-2样品物相为四方相钛酸钡（PDF#04-009-3215），它在2θ约为45°处出现了（200）和（002）的双峰结构，即衍射峰发生分裂，当只有一个 衍射峰时为完全的立方相，有两个衍射峰时，说明含有四方相，而且劈叉 的程度随四方相含量的增大而更加明显。