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《哈尔滨工程大学》 2017年
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溶胶—凝胶法制备(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3压电陶瓷及性能分析

卢晨曦  
【摘要】:功能材料作为现代社会不可缺少的重要材料,在很多领域发挥着重要作用。压电材料作为功能材料的重要的一个分支,在声光感应、能量转换、电子工业被广泛使用,但是压电陶瓷材料仍以铅系压电陶瓷为主,与日益增长的环保需求相矛盾,非铅系压电陶瓷逐渐成为研究主流。钛酸钡作为电子陶瓷的支柱,从1942年发现钛酸钡具有优异的介电性能和压电性能开始,钛酸钡得到了迅速发展。BZT-BCT作为最近新开发出来的二元系陶瓷材料,在准同型相界处存在高的压电系数,可以比拟含铅的压电陶瓷,有希望作为铅系压电陶瓷的替代品,但是BCZT陶瓷仍存在一些不足,限制了它的实际应用。本课题以(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3陶瓷为研究对象,研究通过溶胶凝胶法制备BCZT陶瓷的工艺过程,并对陶瓷的性能和结构进行研究。本项研究以 ZrOCl_2·8H_2O、Ca(NO_3)_2·4H_2O、Ba(CH3OO)_2、C_(12)H_(28)O_4Ti 为原料,采用溶胶凝胶法制备(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3(BCZT)粉体,对溶胶凝胶的控制条件进行系统的研究。凝胶的陈化时间和煅烧温度对粉体的粒径和形貌都有较大影响,粉体的粒径随着陈化时间增加而变大,当陈化时间为12h时得到粒径最小的粉体。随着煅烧温度上升,粉体的粒径增大,并且团聚增多。研究了 BCZT陶瓷的晶化温度,在煅烧温度为650-750℃的条件,溶胶凝胶法制备的陶瓷粉体晶化完全,通过线宽法计算出粉体的晶粒尺寸,在煅烧温度为550-750℃之间,晶粒尺寸全部低于50nm。研究了 BCZT陶瓷的烧结温度、微观结构、密度。密度随着烧结温度先增加后减小,在1400℃烧结密度达到最大值,在1380-1420℃之间,陶瓷颗粒堆叠紧密,陶瓷表面平整光滑。研究了 BCZT陶瓷的铁电、介电性能,随着烧结温度的上升,陶瓷的介电常数先增加后减小,陶瓷的介电损耗先减小后增大。BCZT陶瓷的介温曲线显示了陶瓷的相变温度。溶胶凝胶法制备的BCZT陶瓷的机电耦合系数kp达到0.51,高于固相烧结法制备BCZT陶瓷的kp。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ174.7

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