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Ba-x(Bi-(1/2)Na-(1/2))-(1-x)TiO-3无铅压电陶瓷体系研究

孟林丽  
【摘要】: 环境问题现在已经广泛存在于全世界,关系到我们每个人。为了保护地球环境,我们所使用的材料必须从根本上得到改善。无铅压电陶瓷因而受到越来越多的关注。已有证据表明Bax(Bi_(1/2)Na_(1/2))_(1-x)TiO_3可能成为优秀的无铅压电陶瓷候选材料。 在我们当前完成的工作中,用传统的陶瓷制备方法制得了BNBT系陶瓷,表征了制得样品的晶相,化学状态和组成,微结构,包括介电,压电和铁电性能的电学性能,探索了材料成分,陶瓷制备过程,陶瓷结构以及性能之间的关系。 本论文利用固相法制备了BNBT陶瓷,研究了陶瓷的制备过程和工艺参数,如预烧和烧结温度和时间。结果表明预烧温度在800℃到900℃之间,取决于材料中加入的Ba的含量,保温时间采用两小时比较合适。烧结参数的选取需综合考虑烧结温度和保温时间。若短时间保温则可适当提高烧结温度,反之亦然。对于BNBT陶瓷,烧结温度在1050-1200℃。 通过对BNBT样品的表征,现得到如下结论: 1)XRD分析表明BNBT陶瓷样品结晶状况良好。除了部分采用长保温时间烧结的样品,其余样品都具有纯钙钛矿结构。 2)XPS分析表明样品中大部分Ba,Bi,Na,Ti和O以Ba_x(Bi_(1/2)Na_(1/2))_(1-x)riO_3的形式存在,但是定量成分分析显示样品组成并不良好符合化学成分计量比。 3)大部分陶瓷样品具有高的致密度可从SEM分析得出。 4)烧结参数和Ba含量对BNBT样品的结晶化,化学状态和组成及微结构都有重要影响。高的烧结温度和长的保温时间使结晶更加充分,样品致密度更好,但是也造成偏离化学计量比的加剧。Ba的加入使晶格发生形变和改变晶格 AthesissubmittedtosichumUniversitylnPmlalFulfillmentoftheRequlrementsfOrtheM.S二Degree 尺寸。室温下,三方一四方相界存在于含大约6%Ba的 BNBT样品。 5)介电测试显示了 10kHz时,BNBT陶瓷样品的相对介电常数不大于800。从相 对介电常数和频率的关系来看,在 10kHZ之前,相对介电常数下降极快,10kHZ 以后,下降趋于缓慢。对于同一样品,普遍来说,极化前相对介电常数大于 极化后。从相对介电常数和化学成分关系来看,频率为 10kHZ时,介电峰值 出现在掺6%Ba的样品附近。 6)压电和铁电测试暗示了样品具有大的压电和铁电性。样品d33大于136 X 10”‘七M,剩余极化强度大于5卜C儿m‘,展示了良好压电应用前景。


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