铌镁酸铅与铌铁酸铅粉体煅烧合成过程中烧绿石相的形成机理研究

【作者】 喻佑华； Young-Jei Oh； 冯楚德；

【Author】 Young-Jei Oh;Thin Film Technology Research Center, Korea Institute of Science and Technology;

【机构】 景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院； Thin Film Technology Research Center, Korea Institute of Science and Technology； 中国科学院上海硅酸盐研究所；

【摘要】 铌镁酸铅Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃（PMN）与铌铁酸铅Pb(Fe_1/2Nb_1/2)O₃（PFN）均为铅基钙钛矿家族中的重要成员,由于其相对介电常数大,低温可烧结性的特点,而被认为是多层陶瓷电容器（MLCC）经济、技术上兼优的重要候选介质材料,PMN还因其较大的电致伸缩应变系数而用于微位移器、致动器等。因此,最近二十年来,PMN与PFN一直受到材料学界的广泛关注,对其研究的兴趣始终不曾减少。但在PMN与PFN的钙钛矿相粉体的煅烧合成及烧结过程中,烧绿石相的频繁出现一直困扰着材料科学工作者,因烧绿石相会对产品的性能（尤其是电学性能）产生不可忽视的影响。Swartz和Shrout首先提出一种两步煅烧合成路线,即"columbite（铌铁矿）先驱体法"。其具体做法是:先用固相反应法将Nb₂O₅与Mg O二种氧化物预先在1000℃左右合成（主相为Mg Nb₂O₆）,再将此先驱体与Pb O在800℃左右煅烧,即可获得以PMN为主相,烧绿石相含量低于5%的产物。"columbite先驱体法"制备PMN钙钛矿结构粉体取得了很大成功。此法现已被广泛用于铅基钙钛矿相粉体的制备。但即使用此法合成钙钛矿相,发现在其煅烧产物中仍有少量烧绿石相存在。本文用X-射线衍射法（XRD）对铌镁酸铅（PMN）与铌铁酸铅（PFN）的"columbite先驱体法"煅烧合成工艺过程中烧绿石相形成机理进行了研究。结果表明:Mg Nb₂O₆/Pb₃O₄体系中烧绿石相的形成与Fe Nb O₄/Pb₃O₄体系中的有所不同,前者主要通过先驱体中残留的未反应的Nb₂O₅与Pb O反应而生成,而后者主要通过先驱体Fe Nb O₄分解出来的Nb₂O₅与Pb O反应而得到。更多还原