钛酸钡，作为一种重要的陶瓷材料，因其高介电常数、压电铁电性及正温度系数等优异性能而备受关注。烧结工艺对钛酸钡陶瓷的致密化与显微结构具有决定性影响。然而，钛酸钡陶瓷存在介电常数随温度变化率较大、介电损耗高、击穿场强低、薄层吸收强度弱和带宽窄等缺陷。为了克服这些不足，通常采用掺杂改性手段以提升其性能，而不同的掺杂材料对钛酸钡陶瓷的影响各异。因此，对钛酸钡陶瓷制备工艺的研究显得尤为重要。

钛酸钡陶瓷烧结工艺

1.无压烧结

无压烧结是在常压下进行的烧结过程，主要包括常规无压烧结、两步法烧结、两段法烧结。常规无压烧结涉及将陶瓷胚体加热至特定温度，保温后冷却至室温以制备陶瓷。此方法需要较高的烧结温度（超过1000℃）和较长的保温时间。若烧结温度偏低，则无法形成足够的液相以填充胚体内的气孔，导致材料晶界结合不良及存在较大孔洞，进而影响材料的电性能；若烧结温度过高，则可能导致晶界移动过快，晶粒异常增大。两步法烧结是在加热至一定温度后不进行保温，而是迅速降温至较低温度并进行长时间保温。与常规烧结相比，两步法通过控制温度变化，既抑制了晶界迁移（导致晶粒长大），又保持了晶界扩散（坯体致密化的动力），从而在晶粒不长大的前提下实现烧结目的。两段法烧结则是在较低温度下保温一段时间，随后在较高温度下保温，最后自然冷却。此工艺可降低烧结温度和缩短烧结时间，适用于细晶钛酸钡陶瓷的烧结。

2.高压烧结

高压烧结分为高压成型常压烧结和高压气氛烧结两种。在高压成型常压烧结中，样品在高压下再次加压，颗粒间接触点增加，气孔减少，导致烧结前坯体的相对密度显著增加。由于陶瓷烧结活性与样品的压坯密度密切相关，因此烧结温度显著降低。高压成型常压烧结可使烧结温度降低至少200℃（无压烧结温度一般高于1200℃）。高压气氛烧结，高压显著增加陶瓷致密的驱动力，并因成核势垒降低而增加成核速率，扩散能力降低而减小生长速率，被认为是获得致密细晶陶瓷的理想方法。晶粒尺寸对BaTiO3的晶体结构和铁电性有显著影响，随着晶粒尺寸减小，BaTiO3陶瓷中会出现多相共存和铁电性消失的现象。随着微电子和通讯技术的发展，铁电组件的小型化和集成化需求日益增长，因此获得细晶陶瓷以实现最佳电学性能变得尤为重要。然而，此方法对模具耐高压能力要求较高，工艺复杂，操作难度大。

3.微波烧结

微波烧结利用微波电磁场中材料的介质损耗，使材料整体加热至烧结温度以实现烧结和致密化。微波烧结具有整体加热特性，烧结过程中材料吸收微波能并转化为分子的动能和势能，降低烧结活化能，提高扩散系数，从而实现低温快速烧结，可获得纳米晶粒的烧结体。其优点包括烧结时间短，低频介质损耗缺陷浓度减小，介质损耗降低。与常规无压烧结相比，微波烧结制备的BaTiO3陶瓷晶粒更小，具有相对较多的晶界，晶界的介电常数较低。典型的烧结方法是：将压制成的样品置于小刚玉坩埚中加盖后放入大刚玉坩埚中，小刚玉坩埚和大刚玉坩埚间填满具有较强吸波能力的材料（如四针状氧化锌），将大刚玉坩埚放入家用微波炉中烧结成瓷。

4.毫米波烧结

毫米波与微波相比具有更短的波长，电磁波能量在空间分布更均匀，能够使被烧结材料本身温度分布更均匀。毫米波烧结还能进一步降低材料的烧结温度。较低的烧结温度不仅有利于制备细晶粒陶瓷材料，还能降低多层陶瓷电容器内电极的使用要求。毫米波烧结的这些特点使得在更低的烧结温度和更短的处理时间内，可以获得与或超过常规烧结材料介电性能相当的钛酸钡陶瓷。