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”。

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O^2-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

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。

应用案例

采用界FRINGE CLASS桌面式X射线衍射仪对客户提供的两组钛酸钡粉料样品进行物相分析。

（1）检测样品图

左：BaTiO₃-1样品；右BaTiO₃-2样品

（2）检测结果展示

BaTiO₃-1的XRD图谱

BaTiO₃-2的XRD图谱

（3）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。