BNT基無鉛壓電陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文論文題目論文題目BNT基無鉛壓電陶瓷基無鉛壓電陶瓷的制備及制備及性能研究研究作者姓名邵林邵林專業(yè)名稱材料物理與化學(xué)材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師姓名初瑞清初瑞清學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2014年4月分類號(hào)TM282單位代碼10447密級(jí)無研究生學(xué)號(hào)1110180103聊城大學(xué)碩士學(xué)位論文i摘要Bi0.5Na0.5TiO3（BNT）基無鉛壓電陶瓷因優(yōu)異的鐵電性能和較高的居里溫度而成為無鉛壓電材料領(lǐng)域的研究熱

2、點(diǎn)。為了進(jìn)一步改善BNT基無鉛壓電陶瓷的性能，本文從離子摻雜、多組元改性和添加燒結(jié)助劑這三個(gè)方面對(duì)BNT基無鉛壓電陶瓷進(jìn)行了改性研究。本課題采用的制備方法為傳統(tǒng)固相合成法，研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：1.研究了Sm3、Co3和Bi3、Cr3兩對(duì)離子復(fù)合摻雜以及Al3B位摻雜對(duì)BNT基陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。研究表明：所有實(shí)驗(yàn)樣品均具有純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)；Sm3、Co3復(fù)合摻雜能夠明顯促進(jìn)0.94Bi0.5Na0.5TiO30.06BaT

3、iO3（BNBT6）陶瓷晶粒的生長(zhǎng)，提高陶瓷壓電常數(shù)d33、機(jī)電耦合系數(shù)kp的同時(shí)提高陶瓷的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm，摻雜量為0.4mol%的陶瓷樣品綜合性能最佳：d33=144pCNkp=29.1%Qm=219。Bi3、Cr3的復(fù)合摻雜使0.93Bi0.5Na0.5TiO30.07BaTiO3（BNBT7）晶格發(fā)生畸變，晶胞參數(shù)ca隨摻雜量的增大呈增大的趨勢(shì)；Bi3、Cr3的復(fù)合摻雜能夠明顯改善陶瓷的電性能，當(dāng)摻雜量為0.6mol%時(shí)，陶瓷樣

4、品的綜合性能最佳：剩余極化強(qiáng)度Pr高達(dá)41.7μCcm2，矯頑場(chǎng)強(qiáng)度Ec降至17.6kVcm，d33高達(dá)205pCN，kp為19.3%。Al3的摻入使Bi0.5Na0.36K0.09Li0.05TiO3（BNKLT）陶瓷的壓電常數(shù)d33和機(jī)電耦合系數(shù)kp略有降低，適量的Al3摻雜可以提高陶瓷的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm。2.引入(Ba0.90Ca0.10)(Ti0.92Sn0.08)O3和LiSbO3組元，制備了(1x)Bi0.5Na0.5TiO

5、3x(Ba0.90Ca0.10)(Ti0.92Sn0.08)O3[(1x)BNTxBCST]和(0.94x)Bi0.5Na0.5TiO30.06BaTiO3xLiSbO3[(0.94x)BNT0.06BTxLS]陶瓷體系，研究表明：(1x)BNTxBCST陶瓷體系在所研究的范圍內(nèi)（x=0.0~0.14）均具有純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)0.07≤x≤0.14時(shí)，存在三方相和四方相共存。Ba0.90Ca0.10Ti0.92Sn0.08O3組元的引入

6、使陶瓷的鐵電性能和壓電性能得到了明顯的改善，當(dāng)x=0.08時(shí)，陶瓷的壓電常數(shù)d33高達(dá)219pCN機(jī)電耦合系數(shù)kp為20%，矯頑場(chǎng)強(qiáng)度Ec為21.3kVcm。適量LiSbO3組元的引入明顯的促進(jìn)了(0.94x)BNT0.06BTxLS陶瓷晶粒的生長(zhǎng)，適量LiSbO3組元加入能夠改善陶瓷的壓電性能，當(dāng)x=0.015時(shí)，壓電常數(shù)d33=149pCN，機(jī)電耦合系數(shù)kp=0.23，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm=143。3.制備了（1x）BNTxSrFeCo