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《暨南大学》 2007年
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钛酸铋钠基无铅压电陶瓷的溶胶—凝胶法制备及性能研究

翟琳  
【摘要】: 压电陶瓷作为一种重要的功能陶瓷材料,能够自适应环境的变化实现机械能和电能之间的转化,具有集传感、执行和控制于一体的特有属性,在机械、电子和通信等领域都有着广泛的应用。但是传统的压电陶瓷材料是以锆钛酸铅(PZT)为基的多元系含铅陶瓷,氧化铅含量达60%-70%以上,在高温烧结时会产生严重的挥发,造成对环境的铅污染,给人类健康带来很大危害。随着人们对环境问题的日益重视,无铅压电陶瓷逐渐成为该领域的研究热点之一。 本文以处于准同型相界附近的具有钙钛矿结构的(Bi_(1/2)Na_(1/2))_(0.94)Ba_(0.06)TiO_3(BNBT-6)作为课题的研究对象,采用可溶性无机盐螯合溶胶-凝胶法成功制备了BNBT-6陶瓷,研究了可溶性无机盐螯合溶胶-凝胶法制备BNBT-6陶瓷的工艺过程,并对陶瓷的结构和性能进行了研究。实验发现采用柠檬酸作为螯合剂,乙二醇作为溶剂,并使柠檬酸与金属离子的摩尔比r(CA)/r(M~(n+))=1.5,可制得浅黄色透明稳定的BNBT-6溶胶。在凝胶时适当的添加过量的柠檬酸,控制PH值=6~7,可得到黑色泡沫状的干凝胶。 采用TG、XPS、XRD、SEM等分析技术,分别研究了可溶性无机盐螯合溶胶-凝胶法制备BNBT-6陶瓷粉体的合成温度、粉体成分组成,以及粉体和陶瓷的结晶情况和微观结构。结果表明BNBT-6陶瓷粉体的合成温度为600℃,粉体中含有Bi、Na、Ba、Ti等四种元素。1100~1180℃烧结,BNBT-6陶瓷样品结晶良好,具有规则的几何外形,晶界清楚,且随着烧结温度的升高材料趋于致密。 研究了BNBT-6陶瓷的介电和压电性能。随着烧结温度的升高,BNBT-6陶瓷的相对介电常数先增大再减小,介电损耗在0.03左右。陶瓷的压电常数随烧结温度的升高呈上升趋势,d_(33)=30×10~(-12)C/N。 采用添加物(Bi_(1/2)K_(1/2))TiO_3(BKT)对BNBT-6陶瓷进行A位取代,系统研究了BKT掺杂量对该陶瓷压电、介电性能和微观结构的影响。结果表明,样品都具有纯的钙钛矿型结构,当BKT的掺杂量为10 mol/%时,样品处于三方与四方共存的准同型相界,压电常数为41×10~(-12)C/N。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ174.75

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【引证文献】
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【同被引文献】
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