鈦酸鋇(BaTiO3)基無鉛電致伸縮陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、鈣鈦礦結構的鈦酸鋇(BaTiO3)基陶瓷具有優(yōu)良的壓電,熱釋電和鐵電性能,已經(jīng)廣泛應用于多層陶瓷電容器等眾多的功能元器件中。在鈦酸鋇的單晶材料中其應變可以達到~1％,而由于滯后性嚴重限制了其在驅動器、微位移器方面的應用。本論文以BaTiO3為基礎,以BaCO3,CaCO3,TiO2和ZrO2為原料,采用傳統(tǒng)固相法制備出了0.5Ba(ZrxTi1-x)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3(x=0.25,0.30,0.35,0.

2、40)無鉛電致伸縮材料。首先研究了鋯含量變化和燒結溫度對0.5Ba(ZrxTi1-x)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3微觀結構、介電性能和電致伸縮性能的影響。其次,由于此體系的燒結溫度較高且較難燒成致密度高的產(chǎn)品,因此實驗中采用Al2O3-SiO2-CaO系氧化物來達到降低燒結溫度的目的,并研究了助燒劑含量對0.5Ba(Zr0.35Ti0.65)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3物相組成、微觀結構、介電性能

3、和電致伸縮性能的影響。
　　通過研究發(fā)現(xiàn),隨著鋯含量的增加,此體系介電性能表現(xiàn)出明顯的弛豫性能,同時鐵電相和順電相的轉變溫度向室溫方向移動,這與已有的研究資料相符;x=0.25、0.30、0.35和0.40在1450℃燒結時對應的最大應變分別為0.156%,0.110%,0.082%和0.071%,電致伸縮系數(shù)分別為0.079 m4C-2,0.063 m4C-2,0.053 m4C-2和0.059 m4C-2。當取x=0.35時,

4、燒結溫度的提高對它的介電常數(shù)和介電損耗影響較弱,陶瓷的最大應變和電致伸縮系數(shù)都隨燒結溫度的提高而減小。
　　助燒劑的加入對陶瓷性能影響加大,特別是對其介電性能的影響。在研究助燒劑含量變化對性能影響時發(fā)現(xiàn),在取x=0.35于1200℃燒結時,還不能使其完全燒結,晶粒還來不及長大,致密度差,且XRD衍射還存在第二相物質鋇鈦硅石 Ba2TiSi2O8,但是燒結溫度提高后第二相消失;在1250℃燒結時得到的最大應變隨助燒劑含量的增加分別為