中文摘要：

我国锶资源丰富，Sr(Ba)TiO3系功能陶瓷材料需求广泛。近年国内外对于SrO(BaO)-TiO2体系相图有所研究，但由于相图和热力学实验测定的工作量和难度非常大，氧化物体系高温实验很难进行，现有的常规实验手段、合成方法高温实验准确性低，以及因反应低温扩散速度缓慢而导致复杂的亚稳现象，目前实验测定的氧化物体系相图和热力学数据存在较大的误差，不同作者报道的数据往往相差较大，研究还不够深入。本研究拟采用高温快速合成技术合成钛酸锶钡功能陶瓷，开展SrO(BaO)-TiO2体系相关系研究，对钛酸锶钡功能陶瓷的理论结构进行计算和设计。通过相图理论研究钛酸锶钡功能陶瓷材料的形成机理、物质传输过程、陶瓷材料合成和致密化的规律和机制、制备工艺，提出合成钛酸锶钡陶瓷材料的条件、机理、晶体微观结构，测试其特殊性能，并进行合理阐述，丰富和补充钛酸盐基陶瓷相图基础理论数据，合成介电性能优良的钛酸锶钡陶瓷材料。

结论摘要：

本项目利用直流电弧法在氩气氛围中成功制备了BST陶瓷粉体，对其微观结构、物相、形貌等进行了研究。XRD、SEM、EDS和FTIR结果分析表明，合成的SrTiO3为标准的立方相结构，合成的BaTiO3为四方相、六方相和少量的BaTi4O9杂质相组成。合成的BST陶瓷具有良好的钙钛矿型结构，这种结构由富钡相和富锶相两相组成。研究发现，随着Ba含量的增加，物相中会出现少量的杂质相BaTi4O9化合物。同时，Ba含量的增加有利于富钡相的形成，Ba离子更容易掺杂到BST晶格中。借助Raman散射光谱手段，在室温下研究了不同钡含量BaxSr1-xTiO3陶瓷块状和粉状样品。研究表明，BaxSr1-xTiO3陶瓷由铁电相（四方相）向顺电相（立方相）转变的临界点在x≈0.75。XRD的结果显示，BaTiO3由四方相和六方相共存，并夹杂着少量的杂质相BaTi4O9化合物。BaTiO3的Raman光谱结果表明，在块状的Raman光谱中并没有检测到任何六方相的迹象，但在粉状的Raman谱图中观察到六方相的存在。因此，我们认为这类似一个壳核包覆模型。对于x<1的BaxSr1-xTiO3的固溶体，我们从特殊的原子结构排列，热力学和六方相结构特性角度来解释六方相结构的消失。本课题研究中探讨了钛酸锶钡陶瓷的烧结及电学性能。结果发现,烧结温度越高，产品的致密性越好，结构更加均匀，但是温度过高会导致局部晶粒异常长大，经比选确定烧结温度为1250℃。同时，随着烧结时间的增加，产品的致密性越好，结构更加均匀，烧结时间过长同样会造成局部晶粒异常长大。介电性能的测试结果显示，Ba0.6Sr0.4TiO3、Ba0.7Sr0.3TiO3、Ba0.8Sr0.2TiO3 和BaTiO3陶瓷除了存在顺电相向铁电相转变的居里温度以外，还存在一个BaTi4O9的介电峰，而且它随着保温时间的增加，介电峰有向低温移动的趋势。铁电性能测试表明，Ba0.6Sr0.4TiO3、Ba0.7Sr0.3TiO3不具有铁电性，而Ba0.8Sr0.2TiO3 和BaTiO3具有铁电性。Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷的剩余极化Pr为66.5 pC/cm2，矫顽场Ec为5.1 kV/cm，BaTiO3陶瓷的剩余极化Pr为57.6 pC/cm2，矫顽场Ec为14.2 kV/cm。