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《浙江大学》 2014年
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钛酸铋钠—钛酸钡基无铅铁电陶瓷

赵祥理  
【摘要】:钛酸铋钠-钛酸钡基陶瓷是最有潜力的无铅铁电陶瓷体系之一,以其相对优异的介电、铁电和压电等性能而广受关注。其进一步的结构调控与性能优化是无铅陶瓷铁电领域的重要课题。本论文系统研究了[(Bi0.5Na0.5)0.9aBa0.06]1-xSrxTiO3陶瓷的结构、介电、铁电和场致应变等性能,并详细讨论了它们的变化规律。得出了以下的主要结论: Sr置换显著影响[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]1-xSrxTiO3(x=0,0.025,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)陶瓷的晶体结构、介电、铁电和场致应变性能。XRD和结构精修结果表明在此陶瓷中存在两种对称性:P4bm和R3c。在Sr含量少于5%的成分中,陶瓷由这两相组成,而大于5%的陶瓷则为P4bm单相。结合介电和场致应变性能测试,确认在x=0.025存在P4bm-R3c准同型相界(MPB)。该体系陶瓷的介电温谱中存在两个介电异常,对应的温度分别为Tm和Td°Td在MPB处取极小值,而Tm则随Sr含量缓慢下降,当Sr超过25%时对应于Tm的介电异常消失。Td附近的介电异常具有明显的频率色散,且符合Vogel-Fulcher关系式,具有典型的弛豫铁电体特征。所有的陶瓷在温度远低于Td时能测试到饱和电滞回线。在Sr含量小于20%的成分陶瓷中,在Td温度上存在一个非极性相,在电场的诱导下非极性相向铁电相转变,从而导致在Td附近一定温度范围内能测试到束腰型电滞回线。Sr含量的增大将导致非极性相变得不稳定,从而使电滞回线的束腰型特征基本消失,并导致Tm附近的介电异常消失。 在x=0.025成分的陶瓷中获得了最大的应变S33(0.37%)、最大的电致伸缩系数Q33(0.031m4C-2)以及最大的Smax/Emax (535pm/V)。随着Sr含量的增大,三者都是先增大,并在x=0.025处取最大值,然后缓慢减小。场致应变主要是由电致伸缩效应导致的,而x=0.025成分附近的性能最好。这是由于陶瓷中在存在P4bm-R3c准同型相界。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ174.7

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