鈮元素?fù)诫s對(duì)鋯鈦酸鋇鈣陶瓷組織結(jié)構(gòu)及壓電性能的影響.pdf

1、鐵電壓電體是一種非常重要的功能材料，在過(guò)去的幾十年里，鋯鈦酸鉛(PZT)和許多其它鉛基材料主導(dǎo)著壓電材料的發(fā)展和應(yīng)用。然而，這類(lèi)陶瓷材料包含著大量的鉛元素，當(dāng)高溫制備時(shí)，這些鉛元素?fù)]發(fā)會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害，這是一個(gè)巨大威脅。因此，制備出無(wú)鉛的高性能壓電材料成為了一個(gè)新型的研究方向，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。鈦酸鋇(BaTiO3)無(wú)鉛壓電陶瓷材料具有介電常數(shù)高、介電損耗低、壓電系數(shù)大、鐵電和絕緣性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。但是與鉛基材料相比較，其介

2、電常數(shù)溫度穩(wěn)定性不好、壓電形變量d31較小和剩余極化強(qiáng)度Pr較小。單純的BaTiO3陶瓷不能直接取代鉛基陶瓷，因此通過(guò)或者在BaTiO3中加入第二組元或者是多組元。BCT-BZT是由Ca2+與Zr4+共同摻雜的復(fù)合型BaTiO3陶瓷。BCT-BZT陶瓷材料顯示出增強(qiáng)的性能。
　　本文利用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了鋯鈦酸鋇鈣xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)陶瓷，主要目的是優(yōu)化 BaTiO3陶瓷的電性

3、能。論文研究了組分對(duì)鋯鈦酸鋇鈣陶瓷介電常數(shù)的影響，結(jié)果表明，當(dāng)x=0.47時(shí)，鋯鈦酸鋇鈣陶瓷的室溫介電常數(shù)達(dá)到最大值。本文探索了組分對(duì)鋯鈦酸鋇鈣陶瓷壓電形變量的影響，結(jié)果表明，當(dāng)x=047時(shí)，鋯鈦酸鋇鈣陶瓷xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)的壓電形變量達(dá)到了最大。本論文研究了組分對(duì)于鋯鈦酸鋇鈣xBCT-(1-x)BZT(x=0.47、0.50、0.53和0.56)陶瓷剩余極化強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，當(dāng)

4、x=0.47時(shí)，鋯鈦酸鋇鈣的剩余極化強(qiáng)度達(dá)到了最大值。
　　但是這樣的性能還是不能夠替代PZT等鉛基材料，而上述實(shí)驗(yàn)證明0.47BCT-0.53BZT陶瓷性能較為優(yōu)異。我們選擇0.47BCT-0.53BZT陶瓷為基體材料，Nb2O5作為摻雜材料，利用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了0.47(Ba0.7Ca0.3)TiO3-0.53Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-t mol％Nb2O5陶瓷樣品，其中t=0、0.2、0.3、0.5和1.0。研究