BNT基無鉛壓電陶瓷的制備及摻雜改性研究.pdf

1、碩士學位論文論文題目論文題目BNT基無鉛壓電陶瓷的基無鉛壓電陶瓷的制備制備及摻雜改性研究及摻雜改性研究作者姓名程仁飛程仁飛專業(yè)名稱材料學材料學指導教師姓名徐志軍徐志軍教授教授學院材料科學與工程學院材料科學與工程學院論文提交日期2016年6月密級無研究生學號1310180201聊城大學碩士學位論文摘要(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基無鉛壓電材料因具有高壓電性與優(yōu)異的電致應變等特性，而有望取代鉛基材料，在壓電驅(qū)動器等領域獲得實際

2、應用。本文利用傳統(tǒng)固相法制備了復合離子、多鐵性材料和新型固溶體摻雜改性的BNT基陶瓷。探究了MPB附近組成的相變行為和性能特征，分析了MPB組成、壓電和應變性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，為獲得高性能BNT基無鉛壓電陶瓷材料奠定了理論與技術(shù)基礎。主要研究內(nèi)容如下：1.研究了復合離子(Nd12Ta12)4和(Fe12Nb12)4摻雜對BNT基材料相結(jié)構(gòu)和電學性能的影響，無論摻雜(Nd12Ta12)4還是(Fe12Nb12)4復合離子，BNT基材料均形

3、成了單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。(Nd12Ta12)4的引入，有利于減少氧空位，增大晶粒尺寸和提高電學性能。在x=0.006處獲得優(yōu)異的電性能：Pr=34.7μCcm2，d33=110pCN，而當x＞0.006時，由于氧空位增多惡化了電性能。(Bi12Na12)0.935Ba0.065Ti1?x(Fe12Nb12)xO3的在x=0.020處取得高的電致應變性能：Smax=0.422%SmaxEmax=844pmV。系統(tǒng)研究了BNBT0.020FN

4、陶瓷的溫度穩(wěn)定性和耐疲勞性能，該材料在高達90C時該材料仍保持高達0.3%的電致應變和壓電應變常數(shù)600pmV。2.多鐵性材料Sr2ZrMnO6和La2CoMnO6與BNT基陶瓷形成綜合性能優(yōu)異的新型固溶體。(Bi0.5Na0.5)0.935Ba0.065TiO3–xSr2ZrMnO6在x=0.0050時取得優(yōu)異的電學性能：d33=141pCN，Smax=0.388%，SmaxEmax=597pmV。La2CoMnO6摻雜對晶粒的形貌和

5、晶粒尺寸影響比較大，適量的La2CoMnO6摻雜，不僅可以提高陶瓷材料的致密度，而且該材料的電致應變性能也得到了改善，得到了具有較高壓電性能的材料：Smax=0.22%，SmaxEmax=328pmV，d33=211pCN。以上結(jié)果表明該材料在機電器件方面具有潛在應用。3.通過添加Al6Bi2O12和Sr3FeNb2O9等新型固溶體來提高BNT基陶瓷材料的電致應變性能。適量的Al6Bi2O12摻雜可以提高BNT基材料的壓電、鐵電性能，在