收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

BaTiO_3基无铅压电陶瓷的制备及性能研究

陈明丽  
【摘要】:本文从以下两个方面对BaTiO3压电陶瓷进行性能改性:采用固相合成法制备了对BaTiO3进行A、B位掺杂的BaTiO3基无铅压电陶瓷,研究了等价或异价离子掺杂对BaTiO3压电陶瓷的结构和性能的影响;改进了压电陶瓷的工艺制备过程,研究了直接反应烧结法对BaTiO3基压电陶瓷的结构和性能的影响。主要内容如下: 1.采用与BaTiO3的Ba2+位、Ti4+位化合价相同的离子Ca2+、Sn4+、Zr4+的两种(Ca2+、Sn4+)或三种离子(Ca2+、Zr4+、Sn4+)对BaTiO3陶瓷进行取代改性,研究了离子取代改性后陶瓷的结构和电性能。适量的离子掺杂后的陶瓷仍具有纯的BaTiO3钙钛矿相结构,随着Ca2+添加量的增加,陶瓷的正交-四方相转变温度(TO-T)逐渐向低温移动,Ca2+掺杂量较多时TO-T移到室温以下,Ca2+的掺杂基本上不影响陶瓷的居里温度(TC)。Zr4+和Sn4+对陶瓷相转变温度的影响相似,均能提高TO-T,但是使居里温度TC剧烈下降,合适配比的Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂能够调节陶瓷的正交-四方相转变至室温附近,由于在正交-四方相转变区时Gibbs自由能曲面变的较平,使得正交相和四方相的稳定性相似,在极化过程中自发极化便有更多的可转向方向,从而使得陶瓷的压电性能较为优异,Ca2+、Sn4+共同掺杂或Ca2+、Zr4+、Sn4+共同掺杂的BaTiO3基压电陶瓷因此都获得了优异的压电性能。例如(Ba1-xCax)(Ti0.95Sn0.05)O3压电陶瓷当x=0.02时具有优异的压电性能,压电常数d33=464pC/N,机电耦合系数kp=43.1%,相位角最大值θm=85.9°;(Ba0.9Ca0.1)(Ti1-xSnx)O3压电陶瓷当x=0.06时具有优异的压电性能,d33=405pC/N,kp=43.2%。此外Sn4+的掺杂使得陶瓷的居里温度线性的降低,降低幅度达10℃/(1mol/%),并且在x=0.1时陶瓷出现弛豫铁电体的特征,介电峰展宽,弥散指数γ较大,介电常数具有频率色散现象。 2.采用与BaTiO3的Ba2+、Ti4+异价的Y3+对Ba(Ti0.96Sn0.04)O3进行掺杂改性、Bi3+对Ba(Ti0.98Zr0.02)O3进行掺杂改性。Y3+、Bi3+也是能降低BaTiO3基压电陶瓷的正交-四方相转变温度TO-T,与Sn4+或Zr4+进行共掺杂后能够调节陶瓷的正交-四方相转变至室温附近,从而在室温时获得了优异的压电性能。比如陶瓷Ba(Ti0.96Sn0.04)O3-xY2O3(x=0-0.4%)当x=0.2%时具有最大的d33(454pC/N)和kp(43.1%);Ba(Ti0.98Zr0.02)O3-xBi2O3陶瓷当x=0.04%时具有最大的d33(340pC/N)和kp(43%)。此外Y3+的掺杂能够使陶瓷的居里温度提高,从组分x=0时的74.1℃提高到组分x=0.4%时的93.6℃,居里温度的提高拓宽了压电陶瓷的使用温度范围,具有较大的实用价值。 3.采用直接反应烧结法制备出了(Ba1-xCax)(Ti0.85Zr0.15)O3无铅压电陶瓷样品,直接反应烧结法制备出的(Ba1-xCax)(Ti0.85Zr0.15)O3陶瓷微观结构致密。当Ca2+掺杂量为0.15时陶瓷具有最大的压电常数d33=208pC/N。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨群保,荆学珍,李永祥,王东,王天宝;无铅压电陶瓷研究的新进展[J];电子元件与材料;2004年11期
2 肖定全;关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题[J];电子元件与材料;2004年11期
3 彭春娥,李敬锋;无铅压电陶瓷材料的应用及研究进展[J];新材料产业;2005年03期
4 尹奇异;廖运文;赁敦敏;肖定全;;无铅压电陶瓷的器件应用分析[J];压电与声光;2006年02期
5 郑曙;肖少泉;;无铅压电陶瓷研发中的电子探针分析[J];电子显微学报;2006年S1期
6 孟希敏;刘心宇;周昌荣;;无铅压电陶瓷的研究现状与发展趋势[J];电工材料;2006年03期
7 李珂;张德;周飞;;钛酸钡系无铅压电陶瓷的研究进展[J];中国陶瓷;2007年12期
8 吴思华;王平;付鹏;;无铅压电陶瓷材料的研究现状[J];佛山陶瓷;2008年02期
9 黎慧;姚志慧;陈伟权;;强磁场作用下织构无铅压电陶瓷的研究进展[J];材料导报;2009年S1期
10 肖定全;吴文娟;梁文峰;朱建国;;钙钛矿型铌酸盐系无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展[J];材料导报;2010年15期
11 沈宗洋;李月明;王竹梅;廖润华;;三大无铅压电陶瓷体系的最新研究进展[J];人工晶体学报;2012年S1期
12 张杨,王矜奉,杜鹃,苏文斌,臧国忠,王春明,亓鹏,梁兴华;铌钽酸盐无铅压电陶瓷的制备与性能[J];电子元件与材料;2004年11期
13 贺连星,李毅,李广成,李承恩;无铅压电陶瓷材料研究进展[J];电子元件与材料;2004年11期
14 张斌;肖定全;吴家刚;王媛玉;朱建国;余萍;;一种改性铌酸盐系无铅压电陶瓷的合成与特性研究[J];功能材料;2008年08期
15 王胜利;李全禄;赵亚;秦梅宝;张引红;吴晶;;钛酸铋钠无铅压电陶瓷的研究进展[J];应用声学;2011年02期
16 陈小明;廖运文;刘育芳;李伟;毛丽君;王怀平;肖定全;朱建国;陈强;朱基亮;;银掺杂Bi_(0.5)(Na_(0.825)K_(0.175))_(0.5)TiO_3陶瓷的结构与性能[J];压电与声光;2011年03期
17 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
18 易习锋;李江宇;谢淑红;龚跃球;黎露;;俘能器用无铅压电陶瓷材料的制备与性能测试[J];压电与声光;2012年01期
19 薛泉林;;无铅压电陶瓷新材料[J];电子元件与材料;2006年01期
20 吴浪;肖定全;孙勇;陈敏;赁敦敏;朱建国;;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相变特性和掺杂改性研究进展[J];功能材料;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马晴;李全禄;张晴;梁盛德;李晓娟;;无铅压电陶瓷材料的研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
2 张卫珂;尹衍升;张敏;谭训彦;;无铅压电陶瓷的开发及目前研究现状[A];《现代陶瓷科技进步与发展》学术研讨会论文集[C];2005年
3 郑曙;肖少泉;;无铅压电陶瓷研发中的电子探针分析[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
4 庄志强;黄浩源;莫卿具;;无铅压电陶瓷的研究与应用[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
5 刘代军;杜红亮;唐福生;罗发;周万城;;氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
6 褚祥诚;邬军飞;李龙土;钟亮;赵世玺;;熔盐法制备KNLNTS无铅压电陶瓷及其应用[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
7 李秋红;周桃生;徐玲芳;马海峰;;无铅压电陶瓷NBT的极化条件研究[A];湖北省物理学会、武汉物理学会成立70周年庆典暨2002年学术年会论文集[C];2002年
8 杜鹃;王矜奉;苏文斌;亓鹏;明保全;郑立梅;;低锂NKN基无铅压电陶瓷性能研究[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
9 徐祥宁;刘军;陈彩风;陈萍;;水热法制备NBBT无铅压电陶瓷粉体的研究[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
10 黄新友;朱志雯;高春华;花海堂;;钡的含量对低温烧结BCTZ-0.2Li无铅压电陶瓷性能的影响[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 亓鹏;掺杂改性对铌酸盐无铅压电陶瓷材料性能的影响[D];山东大学;2008年
2 杜鹃;无铅压电陶瓷性能和温度稳定性的研究[D];山东大学;2009年
3 吴玲;碱金属铌酸盐无铅压电陶瓷的物性研究[D];山东大学;2008年
4 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
5 周佳骏;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的相结构和性能调控[D];清华大学;2012年
6 盖志刚;钛酸铋钠无铅压电陶瓷与高温铋层无铅压电陶瓷探索[D];山东大学;2008年
7 范桂芬;钛酸铋钠基多元无铅压电陶瓷的结构及性能研究[D];华中科技大学;2007年
8 庞旭明;铌酸盐无铅压电陶瓷烧结特性及压电性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 黎慧;钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及其织构技术的研究[D];华中科技大学;2008年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹奇异;新型钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及器件应用研究[D];四川大学;2005年
2 钮效鹍;两种铌酸盐无铅压电陶瓷的制备和物性研究[D];山东大学;2008年
3 孟兆磊;铌酸钾钠无铅压电陶瓷的研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 吴华德;铌酸钠钾系无铅压电陶瓷制备及其性能研究[D];南京航空航天大学;2008年
5 李凡;铌酸钠钾基无铅压电陶瓷掺杂改性及织构化的研究[D];武汉理工大学;2010年
6 余祖灯;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料及其在滤波器上的应用研究[D];景德镇陶瓷学院;2010年
7 杨鹏远;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷制备与性能研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 朱厚彬;铌酸钠钾基无铅压电陶瓷的溶胶—凝胶法制备及其掺杂改性的研究[D];齐齐哈尔大学;2012年
9 吴芬;多组元铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2013年
10 金向峰;钛酸铋钠锂系无铅压电陶瓷的研究[D];华中科技大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 ;推行电子陶瓷无铅化刻不容缓[N];中国电子报;2006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
  • 010-62982499
  • 010-62783978