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《哈尔滨理工大学》 2012年
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钛酸铋钠无铅压电器件制作及其性能优化

蔡中军  
【摘要】:压电陶瓷材料是当今社会非常重要的一种高科技材料,但是主导压电陶瓷的合成材料主要以Pb基材料为主,对环境造成很大的污染。无铅压电陶瓷就这样的应运而生,特别是钛酸铋钠无铅压电陶瓷,以其优越的性能开始了无铅压电陶瓷的新篇章。本课题制作的钛酸铋钠基无铅压电陶瓷,压电系数较高,利用在具有自检测功能的微型压电泵上,并且无铅压电振子可以使压电泵应用在医学、生物等高科技领域。 利用溶胶凝胶法(Sol-Gel),制备Zrx(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06Ti1-xO3无铅粉体;通过SEM、XRD分析材料的微观结构,确定其颗粒尺寸形貌、晶粒以及表面活性。 采用传统固相法制备BNT-BT粉体,通过多次实验得出其最佳工艺参数如下:球磨时间15小时,最佳预烧温度为850℃,最佳烧结温度为1180℃,保温3小时,极化场强2.6KV,极化时间为15分钟。 采用溶胶凝胶法工艺制备BNT-BT粉体,通过对X衍射图谱以及扫描电镜图片还有最后的性能测试结果,得出其最佳工艺参数如下:在温度为40~60℃的条件下进行溶胶-凝胶,最佳预烧温度为650℃,最佳烧结温度为1150℃,保温3小时,极化场强2.6KV,极化时间为15分钟。还适当的掺杂Zr元素,进行性能的改善,在对其性能测试之后得出:当x=0.10时,压电性能达到最好,其压电系数更是达到了218PC/N。 采用溶胶-凝胶法合成三元系无铅压电粉体0.852(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.028Ba(ZrxTi1-x)O3-0.12(K0.5Bi0.5)TiO3,并且通过掺杂Zr元素掺杂改善其压电性能。实验结果表明:当x=0.15时,三元系无铅压电振子处于三方-四方相钙钛矿结构,压电系数d33达到最大为225PC/N,机电耦合系数Kp为38.7%,机械品质因数Qm为137,介电损耗tgδ和介电常数εr分别为0.038和727,综合性能符合项目的要求,达到预期的设想。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM282

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【参考文献】
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【二级参考文献】
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