收藏本站
《陕西师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的电学性能研究

杨敬娜  
【摘要】:钛酸铋钠((Bi0.5Na0.5)TiO3,简称BNT)是A位由Na+和Bi3+共同占据的钙钛矿结构铁电体,在室温下属于三方晶系,具有一些很好的特性,如居里点较高,烧成温度属中温烧结,具有较强的铁电性能,被认为是很有希望的无铅压电候选材料之一。本论文采用标准电子陶瓷工艺法制备了BNT基无铅陶瓷,研究了陶瓷的相结构、显微组织、介电、铁电、压电及电致应变性能,系统地分析了BNT基陶瓷电学性能与材料组成、结构之间的关系。 (1)准同型相界处组分的极化态不稳定,在外部压力或电场的作用下极化方向较容易转向,降低了矫顽场,使得极化更容易,最终得到高的压电常数和介电常数。为了提高材料压电性能,在BNT陶瓷中加入不同相结构的第二组元,以期在准同型相界组分处得到优化的性能。制备了(1-x)Bi0.5Na0.5TiO3-xBa0.7Ca0.3TiO3(0≤x≤0.15)无铅压电陶瓷,从XRD测试结果表明Ba2+和Ca2+已经进入到Bio 5Nao 5Ti03晶格里而形成新的固溶体,且在0.09≤x≤0.12组分范围内存在三方相和四方相的准同型相界位。x=0.09组分处获得最优压电性能d33=125 pC/N,kp=0.33。SEM测试结果表明晶粒尺寸随BCT含量的的增加而逐渐减小。对于x≥0.06组分陶瓷样品,在反铁电相到顺电相的相变过程中表现出明显的介电弛豫行为,弥散系数γ明显增大。铁电性能测试结果表明,组分为x=0.09的陶瓷样品具有最大的剩余极化强度(Pr=35.00μC/cm2)(?)(?)较低的矫顽场(Ec=3.20kV/mm)。具有最佳铁电和压电性能的陶瓷组分都在准同型相界处,我们认为,准同型相界附近三方一四方相共存,增加了自发极化方向,有利于提高该陶瓷的铁电、压电性能。另一方面,氧空位会抑制铁电畴在外电场作用下的自发极化反转起到钉扎作用,而BCT的加入会降低氧空位浓度,影响陶瓷的电学性能。 (2)0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3陶瓷恰好处在它们二元体系的准同型相界(MPB)附近,电学活性最大。在此二元体系的基础上加入第三组元BiAlO3,而理论推算BiAlO3的自发极化可达76μC/cm2,具有良好的铁电性能。采用传统电子陶瓷制备工艺,合成了(1-x)(0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3)-xBiAlO3(0≤x≤0.07)(BNBT-xBA)陶瓷。XRD衍射谱表明,在x≤0.04时所有样品均形成了纯钙钛矿(AB03)型固溶体结构,而x≥0.05组分陶瓷中开始出现第二相。随着BA含量的增加,材料由三方、四方相共存结构向伪立方相转变。SEM显示,BA的添加使得晶粒尺寸明显减小。由介电温谱可以看出在反铁电相到顺电相的相变过程中表现出明显的介电弛豫行为。BA含量对陶瓷样品的铁电性能有显著影响,电滞回线随BA含量增加由饱满的矩形形状变成狭长的带状形状,当x≥0.03时,剩余极化强度和矫顽场急剧减小,这可能是由于高BA含量组分的去极化温度已移至室温附近,样品在室温下已处于铁电、反铁电共存的状态。随BA含量的增加,BNBT-xBA陶瓷样品的电致应变曲线形状发生明显变化,负应变量明显减小。当x=0.03时,正应变量可达0.31%,且得到较高的Smax/Emax值(523 pm/V),x=0.07组分对应的电致伸缩系可达0.022 m4c-2。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM282

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯云光;石维;樊丽娟;祝亚;;高性能钛酸钡基无铅压电陶瓷物理机制的研究进展[J];材料导报;2011年09期
2 刘育芳;廖运文;毛丽君;李伟;张林慧;姜宁;;(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-x(Bi_(0.1)La_(0.9))FeO_3无铅压电陶瓷的微结构与电学性能的研究[J];西华师范大学学报(自然科学版);2011年02期
3 李伟;廖运文;毛丽君;刘育芳;张林慧;姜宁;;(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3-xNaSbO_3无铅压电陶瓷微结构与电学性能研究[J];西华师范大学学报(自然科学版);2011年02期
4 刘燕燕;臧国忠;郭晴;王燕;;复合法制备的(K_(0.48)Na_(0.52))_(1-x)(LiSb)_xNb_(1-x)O_3无铅压电陶瓷性能研究[J];聊城大学学报(自然科学版);2011年02期
5 赵永杰;赵玉珍;黄荣厦;刘荣正;周和平;;0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05Li(Nb_(0.5)Sb_(0.5))O_3无铅压电陶瓷的显微结构分析与电学性能[J];稀有金属材料与工程;2011年S1期
6 江向平;卫巍;陈超;涂娜;余祖灯;李小红;;K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-BaCu_(0.5)W_(0.5)O_3无铅压电陶瓷的结构与性能[J];硅酸盐学报;2011年07期
7 臧国忠;门秀婷;郭晴;刘燕燕;王燕;;CuO掺杂的(Na_(0.66)K_(0.34))NbO_3无铅压电陶瓷性能研究[J];功能材料;2011年S2期
8 江民红;刘心宇;陈国华;龚晓斌;周昌荣;;K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3-LiSbO_3–BiFeO_3无铅压电陶瓷的烧结特性[J];硅酸盐学报;2011年07期
9 亓鹏;王殿生;刘超卓;;CeO_2掺杂KNN-LiSbO_3无铅压电陶瓷的压电性能研究[J];科学技术与工程;2011年20期
10 王伟;付鹏;陈倩;刘振强;;BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性的研究现状及发展趋势[J];陶瓷;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王媛玉;梁翠翠;;非化学剂量比的(K_(0.5)Na_(0.5))_(1+x)NbO_3无铅压电陶瓷的制备和性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
2 李召虎;杨祖培;魏灵灵;;钨青铜结构Sr_2K_(0.1)Na_(0.9)Nb_5O_(15)-xLiSbO_3无铅压电陶瓷的制备和电性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
3 罗政军;周忠祥;;无铅压电陶瓷(K_(0.44)Na_(0.52)Li_(0.04))(Ta_(0.2)Nb_(0.8))-xCeO_2的制备和压电性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 盖志刚;冯元元;张勇;武宏;王矜奉;赵明磊;;K含量对0.94[(Na_(0.96-x)K_xLi_(0.04))_(0.5)Bi_(0.5)]TiO_3-0.06Ba(Zr_(0.055)Ti_(0.945)O_3陶瓷性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
5 黄新友;高春华;魏敏先;陈志刚;;MnCO_3掺杂对NBT-KBT-BT无铅压电陶瓷性能和结构的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
6 王矜奉;郑立梅;;高Li高Sb铌酸钾钠基无铅压电陶瓷[A];中国电子学会第十六届电子元件学术年会论文集[C];2010年
7 王劭;陈少莺;朱小丽;程晓霞;陈仕龙;林锋强;李兆龙;;鸭病毒性肝炎病毒NA株全基因序列测定及分析[A];福建省畜牧兽医学会2009年学术年会论文集[C];2009年
8 张昱莹;范桥辉;吴王锁;;U(Ⅵ)在Na长石上的吸附行为研究[A];甘肃省化学会第二十七届年会暨第九届甘肃省中学化学教学经验交流会论文摘要集[C];2011年
9 王新芳;迟瑛楠;陈宝宽;林政国;胡长文;;以Na~+为模板的十八钒核混价同多钒氧簇[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年
10 沈赞明;闫磊;;日粮能量水平对1、3型Na~+/H~+交换蛋白在山羊瘤胃上皮表达的影响[A];中国生理学会消化内分泌生殖代谢生理专业委员会2011年消化内分泌生殖学术会议论文摘要汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑立梅;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷改性研究[D];山东大学;2010年
2 江民红;KNN基无铅压电陶瓷的改性与机理研究[D];中南大学;2010年
3 李亚利;织构化铌酸盐系无铅压电陶瓷的制备和机理研究[D];上海交通大学;2012年
4 李宏博;珊瑚菜耐盐生理机制及液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的克隆与分析[D];沈阳农业大学;2012年
5 伍国强;Na~+转运蛋白基因在荒漠植物霸王响应盐和干旱中的作用研究[D];兰州大学;2011年
6 刘畅;新型Na掺杂双钙钛矿氧化物的制备与性质研究[D];吉林大学;2010年
7 王玲艳;化学溶液沉积工艺制备无铅铁电K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3 薄膜的结构和性能研究[D];西安交通大学;2011年
8 张贵海;Na~+-K~+-ATP酶特异表达对结直肠癌细胞生物学特性的影响及机制研究[D];重庆医科大学;2012年
9 贾屹海;Na-粉煤灰地质聚合物制备与性能研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
10 吕建国;溶胶—凝胶法制备Na掺杂ZnO薄膜的微结构及其性能表征[D];安徽大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江良;(K,Na)NbO_3基无铅压电陶瓷材料的制备和性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2010年
2 李加明;Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的研制[D];上海师范大学;2011年
3 杨敬娜;Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷的电学性能研究[D];陕西师范大学;2011年
4 易文斌;(K,Na,Li,Bi)(Nb,Ti)O_3压电陶瓷的结构与性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2012年
5 罗政军;无铅压电陶瓷(K_(0.44))Na_(0.52)Li_(0.04))(Ta_(0.2)Nb_(0.8))O_3-xCeO_2的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 李正杰;铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备与性能研究[D];山东大学;2010年
7 郑凯;铌酸盐基无铅压电陶瓷的制备与研究[D];山东轻工业学院;2010年
8 王红强;无铅压电陶瓷的软化学制备工艺和电性能研究[D];合肥工业大学;2010年
9 孟晗琪;铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的掺杂改性研究[D];南京航空航天大学;2011年
10 张云鹏;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的烧结研究[D];华北电力大学(北京);2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026