鋯鈦酸鋇鈣無鉛壓電陶瓷的制備及摻雜改性的研究.pdf

1、壓電陶瓷因其壓電特性在人類生產(chǎn)生活中占有極其重要的地位，BCZT無鉛壓電陶瓷由于其優(yōu)秀的壓電性能和對(duì)人類環(huán)境生態(tài)友好的特性，受到了越來越多的重視。但BCZT無鉛壓電陶瓷的燒結(jié)溫度過高、居里溫度太低等問題仍然沒能得到很大的改進(jìn)。本文采用傳統(tǒng)固相法制備BCZT無鉛壓電陶瓷，分別研究了Nd2O3、Co2O3、Bi2O3、BiFeO3和Li2CO3摻雜對(duì)BCZT無鉛壓電陶瓷相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、電性能和居里溫度的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括

2、：⑴摻入Nd2O3沒有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu)，BCZT基無鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸先增大后減小，隨著Nd2O3的增加，BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電損耗(tanδ)和居里溫度(Tc)分別先增大后減小，而密度(ρ)和介電常數(shù)(εr)先減小后增大。當(dāng)Nd2O3的摻雜量為0.2 wt.％時(shí)，在1420℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti

3、0.9Zr0.1)O3無鉛壓電陶瓷綜合性能最佳：d33=228pC/N，KP=38.9%，εr=2846，tanδ=0.018，Tc=101℃，ρ=4.805g/cm3。⑵摻入Co2O3沒有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu)，BCZT基無鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì)，隨著Co2O3的增加，BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電常數(shù)(εr)和密度(ρ)分別

4、先增大后減小，而介電損耗(tanδ)和居里溫度(Tc)一直減小。當(dāng)Co2O3的摻雜量為0.4 wt.%時(shí)，在1360℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無鉛壓電陶瓷綜合性能最佳：d33=334 pC/N，KP=40.8%，εr=3593，tanδ=0.021，Tc=66℃，ρ=5.540 g/cm3。⑶摻入Bi2O3沒有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu)

5、，BCZT基無鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì)，隨著Bi2O3的增加，BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電常數(shù)(εr)和密度(ρ)分別先增大后減小，而介電損耗(tanδ)則一直增大，居里溫度(Tc)一直減小。當(dāng)Bi2O3的摻雜量x=0.002時(shí)，在1450℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無鉛壓電陶瓷綜合性能最佳： d33=266 pC/N，KP=38.4%，εr=3096

6、，tanδ=0.018，Tc=100℃，ρ=5.028g/cm3。⑷摻入BiFeO3沒有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu)，BCZT基無鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì)，隨著BiFeO3的增加，BCZT密度(ρ)和介電常數(shù)(εr)分別先增大后減小，壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)和居里溫度(Tc)分別一直減小，介電損耗(tanδ)則先減小后增大。當(dāng)BiFeO3的摻雜量為0.3

7、 mol%時(shí)，在1450℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無鉛壓電陶瓷綜合性能最佳：d33=307 pC/N，KP=30.8%，εr=2240，tanδ=0.029，Tc=100℃，ρ=4.892g/cm3。⑸摻入Li2CO3沒有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu)，BCZT基無鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有增大趨勢(shì)，隨著Li2CO3的增加，BCZT壓電陶瓷的壓