釔元素?fù)诫s對BCT-BZT無鉛陶瓷的結(jié)構(gòu)與壓電性能影響研究.pdf

1、鐵電壓電材料因其具有良好的壓電性、鐵電性和熱釋電性等特性成為了重要的功能材料之一，在存儲器，傳感器，通訊設(shè)備和換能器中都有重要的應(yīng)用。目前鐵電壓電性能最優(yōu)異，應(yīng)用最廣泛的陶瓷材料是鋯鈦酸鉛系陶瓷材料，但因其原材料中含有鉛元素，在生產(chǎn)和廢棄處理時會對環(huán)境造成污染，所以研發(fā)出性能優(yōu)異能夠替代鉛基材料的無鉛壓電陶瓷成為了研究的重點(diǎn)。贗二元體系的[x(Ba0.7Ca0.3)TiO3-(1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3](簡稱xBCT-(

2、1-x)BZT)無鉛壓電陶瓷性能優(yōu)越，且通過組分設(shè)計可以調(diào)節(jié)準(zhǔn)同型相界區(qū)域，引起了廣大研究學(xué)者的關(guān)注，成為了替代鉛基陶瓷材料的選擇之一。摻雜改性是比較常見的提高陶瓷材料性能的一種方法，通過引入適量的摻雜物，可以對陶瓷的某些性能進(jìn)行改進(jìn)。本論文選用氧化釔作為摻雜劑，研究了釔元素引入對50BCT-50BZT陶瓷材料性能的影響。
　　本研究用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了50BCT-50BZT無鉛陶瓷，摸索了陶瓷的燒結(jié)特性。通過物相分析發(fā)現(xiàn)樣品呈

3、現(xiàn)典型的ABO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，無雜相生成，釔元素成功的固溶進(jìn)50BCT-50BZT陶瓷的晶格中，形成了均一穩(wěn)定的固溶體。掃描電鏡圖觀察到釔元素的引入使陶瓷的氣孔減少，致密度增加。對樣品不同頻率下，不同溫度下的相對介電常數(shù)和損耗等介電性能的進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)釔元素的引入可以提高陶瓷樣品的介電性能。頻率為100 Hz時，摻雜含量為0.6 mol％的陶瓷樣品的室溫相對介電常數(shù)最大，約為2175;隨著釔元素?fù)诫s含量的增加，陶瓷樣品的損耗略有增大。論

4、文對樣品進(jìn)行了鐵電壓電性能測試，探究了釔元素引入對50BCT-50BZT陶瓷的鐵電壓電性能的影響規(guī)律。隨著摻雜含量的增加，樣品的極化強(qiáng)度展現(xiàn)出先增加后減小的趨勢;摻雜含量為0.4 mol％時，樣品具有最大的剩余極化強(qiáng)度Pr=6.38μC/cm2。由陶瓷樣品的應(yīng)變/電壓的蝶形曲線，計算得到逆壓電系數(shù)d33*;隨著釔元素?fù)诫s含量的增加，樣品的逆壓電系數(shù)先增大后減小，摻雜含量為0.2 mol％時樣品具有最大的逆壓電系數(shù)d*33=494pm/V