鈦酸鋇基壓電陶瓷微結(jié)構(gòu)及物性研究.pdf

1、半個(gè)多世紀(jì)以來，鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷因其優(yōu)異的壓電、介電和機(jī)電耦合性能，得到了廣泛、深入的研究，在市場(chǎng)應(yīng)用的壓電陶瓷材料中一直占據(jù)主導(dǎo)地位。然而PZT的含鉛量達(dá)60％以上，在燒結(jié)過程中鉛不可避免的揮發(fā)，并且在后續(xù)的使用和廢棄過程中嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人類的健康。隨著歐盟頒布WEEE/RoHs/ELV法案，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)電子產(chǎn)品的無鉛化革命。因此，探索無鉛化壓電陶瓷，研究綜合性能優(yōu)良、環(huán)境友好型的壓電材料是電子元器件行業(yè)的一項(xiàng)

2、緊迫任務(wù)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 鈦酸鋇系列電子陶瓷是近幾十年發(fā)展起來的新型現(xiàn)代功能陶瓷。目前己成為現(xiàn)代功能陶瓷中最重要的一類，是電子陶瓷元器件的基礎(chǔ)母體原料，被稱為電子陶瓷的支柱。但鈦酸鋇的居里溫度較低，在120℃左右，限制了其在室溫下的應(yīng)用。為了改善鈦酸鋇的室溫介電性能，摻雜鈦酸鋇成為人們首選的研究方向。
　　 本文以鈦酸鋇、氧化鋯和氧化鑭為原材料，利用固相反應(yīng)法制備(1-x)BaTiO3-xZrO2(x=0.0

3、6，0.10，0.14，0.18)和(1-x)BaTiO3-xLa2O3(x=0.01，0.012，0.014，0.016)系壓電陶瓷，測(cè)量其正電子壽命譜參數(shù)。通過比較不同的摻雜比例、不同燒結(jié)溫度樣品缺陷與性能的關(guān)系，討論了樣品內(nèi)部的微觀缺陷對(duì)其壓電性能的影響。通過研究獲得如下結(jié)果：
　　 (1)BT(鈦酸鋇)成瓷溫區(qū)在1080～1430℃之間，壓電性能最佳在1130℃附近，影響壓電性能最主要兩個(gè)因素為燒結(jié)溫度和樣品晶體粒徑的大

4、小，樣品的缺陷隨著溫度的升高而減少。
　　 (2)在(1-x)BaTiO3-xZrO2(x=0.06，0.10，0.14，0.18)體系中，鋯離子的摻入會(huì)收窄BT(鈦酸鋇)成瓷溫區(qū)，在1280～1380℃之間，隨著Zr離子的增加，樣品的體積收縮率逐漸減少，且隨著Zr離子的增加，樣品的正電子壽命逐漸增加，表明缺陷濃度隨著摻雜比例的升高而增加，降低了壓電陶瓷的壓電性能。XRD的結(jié)果表明，在Zr離子固溶入鈦酸鋇晶格后，以BaZrO3的

5、形式影響其壓電性能，晶體結(jié)構(gòu)類型為三方相。
　　 (3)在(1-x)BaTiO3-xLa2O3(x=0.01，0.012，0.014，0.016)體系中，BT對(duì)La摻雜敏感，明顯縮窄燒結(jié)溫區(qū)，在1330℃時(shí)成瓷性還不是很好，但1380℃時(shí)卻有明顯的過燒痕跡，出現(xiàn)玻璃相。隨著La摻雜量的增加，樣品的正電子壽命逐漸增加，表明缺陷濃度隨著摻雜比例的升高而增加，且由于樣品中的點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)聚集，產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，造成極化電壓過低，導(dǎo)致壓電陶瓷