bi,0.5na,0.5tio,3batio,3無鉛壓電陶瓷體系研究

1、摘 要環(huán)境問 題現(xiàn)在已 經(jīng)廣泛存在于全世界，關(guān)系到我們每個人。為了保護地球環(huán)境， 我們所使用的 材料必須從根本上得到改善。無鉛壓電陶瓷因而受到越來越多的 關(guān)注。己 有證據(jù)表明 ( B i o . 5 N a o . 5 ) T i 0 3 - B a T i O 3 ( 簡寫為 B N B T ) 可能 成為 優(yōu)秀的無鉛壓電陶瓷候選材料。本論文 用 傳 統(tǒng)的 壓電 陶 瓷固 相制備 方 法制得B N B T 陶瓷， 系 統(tǒng) 研究了B

2、a T i q( B T ) 摻入量 ( 2 , 4 , 6 , 8 , 1 0 m o l %) 對該體系壓電 介電 性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響， 并 研究了 樣品的 馳豫特性及相變。 結(jié)果表明 樣品都具有純鈣欽礦結(jié)構(gòu)， 在所研究的組成范圍內(nèi)， 均為馳豫 型鐵電 體，當(dāng)B T摻入量為6 m o l %時樣品 處于三方與四方共存的 準(zhǔn)同 型相界。以 ( B i o 5 N a o . 5 ) 0 . 9 4 B a 0 . 0 6

3、 T i O 3 ( 簡寫為 B N B T - 6 )為工藝 研究對象， 嚴(yán) 格控制制備過程中的 各 個環(huán)節(jié)。 采用 D S C I 丁 G , X R D和 S E M 等分析技術(shù)， 研究了 制備工藝 對B N B T 結(jié)構(gòu)形成的影響， 給出了 溫度和時間 對該 體系結(jié)構(gòu)形成的 影響 特征。著重 研究預(yù)燒、 燒結(jié)及升溫速率對材料壓電 介電 性能的影響， 確定出 較佳的 工藝制備參數(shù)。 結(jié)果表明 8 0 0 - 8 5 0 ℃是合

4、理的 預(yù)燒溫度; 燒結(jié) 溫度和保溫時間兩者相互 制約、 相互補充， 燒結(jié)溫度高，則保溫時間 短: 燒結(jié)溫度低，則保溫時間要相應(yīng)加長。 保溫時間 如果定為2 h , 1 1 4 0 - - 1 1 6 0 ℃是理想的 燒結(jié)溫度范圍。研 究了 樣品 從 室 溫 到4 0 0 ℃ 的 介電 溫 譜 圖 。 在1 k H : 的 頻 率 下 ， 測 試了B N B T系陶瓷的介電 性能在升 溫過 程中的變化， 著重對 B N B T - 6

5、的介電 溫譜圖 做了 分析研 究 ， 并 進 一 步 測 試了B N B T - 6 在 不 同 頻 率 下 ( 1 , 1 0 , l O O k H , ) 介 電 性 能 與 溫度的 變化關(guān)系。用高分辨透射電 鏡 ( H R T E M) 對晶 體結(jié) 構(gòu)， 包括相、 界面 及疇結(jié)構(gòu)進行了 研究。發(fā) 現(xiàn) B N B T - 6 具 有偽立方結(jié)構(gòu)， 且具 有很明 顯的 三方與四方形成的 疇結(jié)構(gòu)。根據(jù)高 分辨透射電 子顯微像( H

6、R T E M O及選區(qū)電子 衍射圖( S A E D P ) ， 發(fā)現(xiàn)B N B T壓電 陶瓷的晶 體中 存在有序無序結(jié)構(gòu)， 并 對設(shè)計的B N T結(jié)構(gòu)模型進行初步擬合研究，目 前國內(nèi) 外文獻對此研究尚無報道。關(guān)鍵詞:( B i u 5 N a o , ) T i 0 3 - B a T I 0 3 無鉛壓電 陶瓷 制備f藝 結(jié)構(gòu)表征 有序無序T h e c r y s t a l s t r u c t u r e i n

7、c l u d i n g p h a s e s , b o u n d a r i e s o f g r a i n s a n d d o m a i n s w a si n v e s t i g a t e d b y u s i n g h i g h - r e s o l u t i o n t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o

8、p e( H R T E M) . A c c o r d i n g t o H R T E MI a n d S A E D P o f B N B T - 6 , o r d e r e d a n d d i s o r d e r e ds t r u c t u r e s w e r e f o u n d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t B N

9、B T - 6 h a s a p s e u d o c u b i c s t r u c t u r e ,a n d t h e d o m a i n s c a n c l e a r l y b e s e e n f o r m e d b y r h o m b o h e d r a a n d t e t r a h e d r a . A no r d e r e d m o d

10、 e l t h a t a p s e u d o c u b i c o n A - s i t e w a s p r o p o s e d a n d s i m u l a t e d . I n p r e s e n t ,t h e r e i s n o l i t e r a t u r e r e p o r t s a b o u t t h e s e s t u d i

11、e s w h a t e v e r a t h o m e o r a b r o a d .K E Y WO R D S : ( B i o . 5 N a o . s ) T i 0 3 - B a T i O 3 , l e a d - f r e e p i e z o e l e c t r i c c e r a m i c s , s y n t h e s i sp r o c e s s ,