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一、鈦酸鋇陶瓷簡(jiǎn)介

鈦酸鋇（BaTiO3）是BaO-TiO2體系中經(jīng)典的鐵電化合物，典型鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)晶體，具有良好的介電和鐵電特性，是電子陶瓷元件的基礎(chǔ)母材，廣泛應(yīng)用于制作體積小、容量大的微型電容器和溫度補(bǔ)償元件，也用來制作非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計(jì)算機(jī)記憶元件、陶瓷敏感元件、微波陶瓷及壓電陶瓷，多層陶瓷電容器、熱敏電阻器、電光器件和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器等方面，是電子功能陶瓷器件的基礎(chǔ)原料，因此被廣大學(xué)者和生產(chǎn)廠家稱為“電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的支柱”。

二、鈦酸鋇陶瓷晶體結(jié)構(gòu)

鈦酸鋇陶瓷有五種晶體結(jié)構(gòu)，分別為六方型、立方型、四方相、正交型和三方型。在陶瓷材料領(lǐng)域中，碳酸鋇陶瓷常見的只有兩種晶型，即立方型晶型和四方相晶型。當(dāng)鈦酸鋇為立方鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)時(shí)，Ti4+居于O2-構(gòu)成的氧八面體中央，Ba2+(鋇離子)則處于八個(gè)氧八面體圍成的空隙中。此時(shí)的鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性極高，因此無偶極矩產(chǎn)生，晶體無鐵電性，也無壓電性。當(dāng)鈦酸鋇為四方鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)時(shí)，晶體的對(duì)稱性下降，具有顯著地鐵電性和壓電性，其自發(fā)極化強(qiáng)度沿c軸方向。所以研究鈦酸鋇晶型的組成和比例對(duì)鈦酸鋇的鐵電和壓電性能至關(guān)重要。

鈦酸鋇晶胞結(jié)構(gòu)（a）為立方相，（b）、（c）為四方相

三、XRD在鈦酸鋇陶瓷材料檢測(cè)中的應(yīng)用

四方相的鈦酸鋇具有良好的介電性能、壓電性能、鐵電性能，被廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和光電器件等方面。與立方型相比，四方相鈦酸鋇具有自發(fā)極化現(xiàn)象，其鐵電、壓電、熱電性能更為優(yōu)異。而XRD在鈦酸鋇陶瓷材料中的應(yīng)用主要是物相分析，如研究不同煅燒溫度下鈦酸鋇陶瓷材料的晶型轉(zhuǎn)變，亦可根據(jù)Rietveld精修（全譜擬合）得到具體的晶胞參數(shù)，參考軸率c/a值進(jìn)一步判斷晶相的構(gòu)成。

四、應(yīng)用案例

(1)待測(cè)樣品圖

左：BaTiO3-1樣品；右BaTiO3-2樣品

(2)檢測(cè)結(jié)果

BaTiO3-1的XRD圖譜

BaTiO3-2的XRD圖譜

(4)結(jié)論

由上圖可知，BaTiO3-1樣品物相為立方相鈦酸鋇（PDF#00-031-0174）；BaTiO3-2樣品物相為四方相鈦酸鋇（PDF#04-009-3215），它在2θ約為45°處出現(xiàn)了（200）和（002）的雙峰結(jié)構(gòu)，即衍射峰發(fā)生分裂，當(dāng)只有一個(gè)衍射峰時(shí)為完全的立方相，有兩個(gè)衍射峰時(shí)，說明含有四方相，而且劈叉的程度隨四方相含量的增大而更加明顯。