Ba1-1xCaxTiO3鐵電陶瓷的制備及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本研究采用溶膠-凝膠法制備Ba1-xCaxTiO3陶瓷(x=0.0-0.30),利用XRD和SEM分析不同組分陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。利用TF Analyzer 2000對其電滯回線、壓電響應(yīng)曲線、壓電位移曲線、介溫譜曲線、C-V曲線、反轉(zhuǎn)電流曲線等進(jìn)行測試,分析Ba1-xCaxTiO3陶瓷電學(xué)性能的關(guān)系。通過對陶瓷的電滯回線和反轉(zhuǎn)電流曲線測試,分析電場大小和頻率對電滯回線的影響以及電場大小和溫度對反轉(zhuǎn)電流曲線的影響,分析陶瓷的極化反轉(zhuǎn)過

2、程。XRD表明所有的樣品都具備純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),說明Ca溶入到BaTi03中形成固溶體,并且隨著鈣含量的增加樣品逐漸由單純的四方相轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嗯c正交相共存狀態(tài)。通過測試不同條件下Ba1-xCaxTiO3陶瓷的電滯回線,比較矯頑電場和剩余極化強(qiáng)度的大小,發(fā)現(xiàn)對Ba0.9Ca0.1TiO3陶瓷,Pr隨著燒結(jié)溫度的升高有一個增大的趨勢,Ec隨燒結(jié)溫度并沒有一個規(guī)律的變化。隨著測試溫度的升高,電滯回線慢慢變的細(xì)小,矯頑電場和剩余極化強(qiáng)度都在減小,

3、到相變溫度之前,Pr隨溫度的變化比較穩(wěn)定,電滯回線變化的不太明顯,但是在相變溫度附近,Pr迅速降低,而在整個變化過程中由于電疇產(chǎn)生了熱擾動而使電滯回線的面積一直在減小。在溶膠-凝膠法制備的Ba1-xCaxTiO3陶瓷研究中,實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)x=0.23時,陶瓷的鐵電性能和壓電性能明顯的高于其他組分。這是因為x=0.23時,接近四方相陶瓷的極限固溶率,室溫下,陶瓷的矯頑電場較小,剩余極化強(qiáng)度較大,壓電響應(yīng)曲線測試表明陶瓷的最大縱向壓電系數(shù)d33

4、約為310pm/V。通過介溫譜發(fā)現(xiàn),四方相與立方相變溫度與純鈦酸鋇的相差不大,都在120℃附近,鈣摻雜的鈦酸鋇陶瓷表現(xiàn)出彌散性,并且隨著鈣含量的增加彌散程度進(jìn)一步加強(qiáng),采用類居里-外斯定律分析當(dāng)x從0到0.23變化時候,Y值從1.01增加到1.60。介紹了極化反轉(zhuǎn),并測試了Ba0.90Ca0.10TiO3陶瓷電場大小和頻率對電滯回線的影響以及電場大小和溫度對極化反轉(zhuǎn)電流的影響。通過這些測試分析了陶瓷的極化反轉(zhuǎn)過程,這些結(jié)果反映了電場大小