鈦酸鉍鈉陶瓷材料的制備及性能研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(Pb(Ti,Zr)O3,PZT)壓電陶瓷在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,PZT。基陶瓷中的PbO在使用過(guò)程中會(huì)造成環(huán)境污染。考慮到環(huán)境、健康和社會(huì)因素,應(yīng)減少和最終消除在所用材料中鉛的含量。Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)是一種鈣鈦礦型弛豫鐵電體,居里溫度為320℃,室溫下其具有較強(qiáng)的鐵電性、相當(dāng)大的剩余極化強(qiáng)度(Pr=38μC/cm2)和較高的矯頑電場(chǎng)(Ec=7.3kV/mm),所以是一種優(yōu)良的無(wú)鉛壓電候選材料。本文采用

2、溶膠.凝膠法制血了BNT粉體,對(duì)其做了相應(yīng)的表征并進(jìn)行討論;利用正交試驗(yàn)輔助分析溶膠.凝膠法制備BNT粉體過(guò)程中的主導(dǎo)因素:選用在優(yōu)化后的工藝參數(shù)下制得的粉體來(lái)制備陶瓷,對(duì)陶瓷的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了分析。
　　 本文以鈦酸四丁酯、五水硝酸鉍和無(wú)水乙酸鈉為原料,用溶膠-凝膠法制備出清澈透明的BNT凝膠;BNT干凝膠經(jīng)煅燒可得到BNT細(xì)粉。用XRD和TEM對(duì)BNT粉體進(jìn)行表征,分析了溫度及升溫速率對(duì)BNT粉體X射線衍射特征的影響。XRD

3、譜線表明:其中主要含有雜相Bi12TiO20,隨著溫度的升高,雜相的強(qiáng)度逐漸降低;同時(shí),由于溫度的升高,BNT粉體的晶粒增大。XRD指標(biāo)化后的結(jié)果表明:BNT粉體的(101)晶面的原子排列的有序度較好。同時(shí),升溫速率為5℃/min時(shí),BNT粉體各晶面原子排列的有序度較好。
　　 采用正交試驗(yàn)法,分析了反應(yīng)溫度、溶液pH值、加水量對(duì)最終BNT粉體晶粒尺寸的影響。結(jié)果表明:各因素對(duì)粉體晶粒尺寸影響的顯著性水平由大到小的順序依次為加水

4、量>溶液pH值>反應(yīng)溫度;反應(yīng)溫度為60℃、溶液pH值為4.5、加水量為7.2ml的條件下制得粉體的平均晶粒尺寸約為200～350nm。偏化學(xué)計(jì)量比的試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著B(niǎo)i(NO3)3摩爾含量的增加,BNT粉體的晶粒尺寸先增加再減小,然后再增加,隨后急劇減小,并且當(dāng)Bi(NO3)3摩爾含量的增加量為10％時(shí),粉體的晶粒尺寸最小,為64.1nm。
　　 選用在優(yōu)化后的工藝參數(shù)下制得的粉體來(lái)制備陶瓷。XRD指標(biāo)化后的結(jié)果表明:配比中