鈦酸鋇基鐵電陶瓷的制備和性能研究.pdf

1、本文采用溶膠凝膠法制備了鈦酸鋇的干凝膠,將其烘干并煅燒得到鈦酸鋇粉體,通過將粉體研磨、二次煅燒并且再研磨后制備出了鈦酸鋇陶瓷和鑭鈦酸鋇陶瓷。利用X射線衍射分析了不同煅燒溫度和不同保溫時間陶瓷的微觀結(jié)構(gòu);利用掃描電子顯微鏡分析了陶瓷的表面形貌;利用TFAnalyzer2000分析了不同制備條件下陶瓷的鐵電性能、介電性能和壓電性能。從XRD圖片中得到制備的鈦酸鋇陶瓷在低溫時是正交相,隨著保溫時間和煅燒溫度的升高,在45。附近出現(xiàn)了巒峰現(xiàn)象,

2、說明此時出現(xiàn)了四方相結(jié)構(gòu)。并且隨著煅燒溫度的升高,衍射峰向低角度方向移動。通過SEM圖片得到所制備的鈦酸鋇陶瓷的晶粒尺寸為1微米左右,晶粒均勻。隨著保溫時間和煅燒溫度的升高,晶粒尺寸有所增長。陶瓷的致密度的最大值達到95％。采用TF2000鐵電分析儀測試了鈦酸鋇陶瓷的鐵電性能。隨著煅燒溫度的升高,剩余極化強度逐漸升高,矯頑場強逐漸下降。說明煅燒溫度的升高提高了陶瓷內(nèi)部的極化電疇個數(shù)。隨著電壓或頻率的增加,反轉(zhuǎn)電流迅速增加,而溫度對于反轉(zhuǎn)

3、電流的影響較小。說明電壓和頻率能夠有效的提高電疇的數(shù)量和電疇的反轉(zhuǎn)率。測試結(jié)果表明室溫下頻率為100Hz的條件下鈦酸鋇陶瓷的介電性能,隨著保溫時間的增加和煅燒溫度的升高,鈦酸鋇陶瓷的介電常數(shù)在逐漸提高,目前得到的介電常數(shù)最大值為保溫4小時煅燒溫度為1310℃的65792。一方面是由于晶粒尺寸的增加,晶粒邊界減少,而晶粒邊界是低電容區(qū)域,有弱的鐵電性。另一方面,晶粒邊界的空間電荷會阻止晶粒表面的極化電荷,產(chǎn)生空間電荷極化,因此晶粒邊界形成

4、了耗盡層,極化強度降低了。所以晶粒尺寸的增加使得晶粒邊界減小了,介電性能提高了。保溫時間為4小時煅燒溫度為1260℃的鈦酸鋇陶瓷的介電可調(diào)性最大達到97%。測試了保溫4小時煅燒溫度為1310℃的鈦酸鋇陶瓷的壓電性能,得到的壓電系數(shù)最大值為333pm/V《說明陶瓷受到電壓影響時,就會發(fā)生較為明顯的形變。采用溶膠凝膠結(jié)合一次煅燒的方法制備的鑭鈦酸鋇陶瓷為立方相結(jié)構(gòu),從SEM圖片中能夠知道其晶粒尺寸為300nm。晶體的相對致密度為92.5%。