BNT基無鉛壓電陶瓷的模板晶粒生長法制備及應(yīng)變性能研究.pdf

1、壓電材料被普遍應(yīng)用于換能器、制動器、傳感器等，是現(xiàn)代高新材料中重要組成部分。傳統(tǒng)的高性能壓電陶瓷鋯鈦酸鉛（PbZrxTi1-xO3，PZT）因其在制備、使用中對環(huán)境的污染而受到國際法令的禁止。而無鉛壓電陶瓷的壓電性能相對較弱，除了采用傳統(tǒng)的摻雜或者建立新體系的方法提高其性能外，通過織構(gòu)化使其擇優(yōu)取向來提高其壓電性能的方法成為無鉛壓電陶瓷改性的另一條有效的途徑。本文通過模板晶粒生長法（Templated Grain Growth，TGG）

2、制備<001>取向的織構(gòu)化(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基陶瓷，通過擇優(yōu)取向來提高它的壓電性能。
　　為了得到晶粒匹配度高的模板，首先采用熔鹽法合成了形貌較易控制的Bi4Ti3O12（BiT）模板，以此片狀BiT粉體作為前驅(qū)體再次使用熔鹽法使其發(fā)生局部化學(xué)反應(yīng)生成了BNT模板。對不同熱處理條件下的模板進行了相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)的分析，實驗制備的BNT模板為（001）向的片狀模板，寬度大約為4-16μm，平均厚度是0.5μm

3、。
　　實驗選取應(yīng)變性能較好的處于MPB附近的BNT體系無鉛壓電陶瓷0.852BNT-0.12BKT-0.028BT和0.91BNT-0.06BT-0.03KNN作為研究對象，利用上述BNT模板以TGG方法將它們織構(gòu)化以提高應(yīng)變性能。分別對兩種織構(gòu)化樣品進行測試分析，結(jié)果表明，陶瓷的晶粒取向度與燒結(jié)溫度和模板含量有關(guān)，0.852BNT-0.12BKT-0.028BT陶瓷的取向度在模板含量為5wt.％燒結(jié)溫度為1160℃時達到最大為

4、63％，但是它的應(yīng)變性能并沒有得到改善，這可能是樣品取向度較低而且BNT模板的摻雜改變了其化學(xué)組分，新的組分體系偏離了MPB造成了它的性能下降。
　　對0.91BNT-0.06BT-0.03KNN體系織構(gòu)化陶瓷的測試分析則得到了不同的結(jié)果，其取向度在同樣的制備條件下達到了83％，較高的取向度下，其性能也取得了一定的提升，雙極性應(yīng)變Smax在6kV/mm達到了0.226％，相對于隨機取向陶瓷提高了48.7％，這是由于織構(gòu)化陶瓷晶粒朝