BaTiO3基無鉛壓電陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、分類號TM282單位代碼10447密級無學(xué)號1110180101碩士學(xué)位論文論文題目論文題目BaTiO3基無鉛壓電陶瓷的基無鉛壓電陶瓷的制備及制備及性能性能研究研究作者姓名陳明麗陳明麗專業(yè)名稱材料物理與化學(xué)材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師姓名徐志軍徐志軍教授教授學(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月聊城大學(xué)碩士學(xué)位論文i摘要本文從以下兩個(gè)方面對BaTiO3壓電陶瓷進(jìn)行性能改性：采用固相合成法制備了對BaTiO3進(jìn)行A、

2、B位摻雜的BaTiO3基無鉛壓電陶瓷，研究了等價(jià)或異價(jià)離子摻雜對BaTiO3壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能的影響；改進(jìn)了壓電陶瓷的工藝制備過程，研究了直接反應(yīng)燒結(jié)法對BaTiO3基壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能的影響。主要內(nèi)容如下：1.采用與BaTiO3的Ba2位、Ti4位化合價(jià)相同的離子Ca2、Sn4、Zr4的兩種(Ca2、Sn4)或三種離子(Ca2、Zr4、Sn4)對BaTiO3陶瓷進(jìn)行取代改性，研究了離子取代改性后陶瓷的結(jié)構(gòu)和電性能。適量的離子摻雜后

3、的陶瓷仍具有純的BaTiO3鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)，隨著Ca2添加量的增加，陶瓷的正交四方相轉(zhuǎn)變溫度(TOT)逐漸向低溫移動(dòng)，Ca2摻雜量較多時(shí)TOT移到室溫以下，Ca2的摻雜基本上不影響陶瓷的居里溫度(TC)。Zr4和Sn4對陶瓷相轉(zhuǎn)變溫度的影響相似，均能提高TOT，但是使居里溫度TC劇烈下降，合適配比的Ca2、Sn4共同摻雜或Ca2、Zr4、Sn4共同摻雜能夠調(diào)節(jié)陶瓷的正交四方相轉(zhuǎn)變至室溫附近，由于在正交四方相轉(zhuǎn)變區(qū)時(shí)Gibbs自由能曲面變的

4、較平，使得正交相和四方相的穩(wěn)定性相似，在極化過程中自發(fā)極化便有更多的可轉(zhuǎn)向方向，從而使得陶瓷的壓電性能較為優(yōu)異，Ca2、Sn4共同摻雜或Ca2、Zr4、Sn4共同摻雜的BaTiO3基壓電陶瓷因此都獲得了優(yōu)異的壓電性能。例如(Ba1xCax)(Ti0.95Sn0.05)O3壓電陶瓷當(dāng)x=0.02時(shí)具有優(yōu)異的壓電性能，壓電常數(shù)d33=464pCN，機(jī)電耦合系數(shù)kp=43.1%，相位角最大值θm=85.9；(Ba0.9Ca0.1)(Ti1xS

5、nx)O3壓電陶瓷當(dāng)x=0.06時(shí)具有優(yōu)異的壓電性能，d33=405pCN，kp=43.2%。此外Sn4的摻雜使得陶瓷的居里溫度線性的降低，降低幅度達(dá)10℃(1mol%)，并且在x=0.1時(shí)陶瓷出現(xiàn)弛豫鐵電體的特征，介電峰展寬，彌散指數(shù)γ較大，介電常數(shù)具有頻率色散現(xiàn)象。2.采用與BaTiO3的Ba2、Ti4異價(jià)的Y3對Ba(Ti0.96Sn0.04)O3進(jìn)行摻雜改性、Bi3對Ba(Ti0.98Zr0.02)O3進(jìn)行摻雜改性。Y3、Bi3