鈮酸鉍鍶基織構(gòu)化陶瓷摻雜改性研究.pdf

1、鈮酸鉍鍶是鉍層狀的無鉛鐵電體，具有較高的居里溫度、較低的介電常數(shù)、高的的電阻率和大的晶體各向異性，在高溫和高頻領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是，鉍層狀結(jié)構(gòu)化合物在一定程度上限制了自身的極化能力，從而影響到陶瓷材料的壓電活性，阻礙了其在科技領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 基于片狀晶粒的三維結(jié)構(gòu)，由于三維軸向生長(zhǎng)具有各向異性，在熔鹽法制備過程中容易合成非等軸的鉍層狀的片狀晶粒。通過實(shí)施特定的工藝對(duì)其進(jìn)行晶粒取向操作，特定軸向的晶面定向生長(zhǎng)排列，得到取向

2、度高的陶瓷，從而改善陶瓷的電學(xué)性能，獲得具有使用價(jià)值的產(chǎn)品。
　　 本論文實(shí)驗(yàn)中采用熔鹽法，熔融的液相環(huán)境給原料粉體的擴(kuò)散和結(jié)晶生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境，得到最佳形貌的片狀粉體，符合織構(gòu)化操作要求的片狀陶瓷粉體。采用非等軸粒子定向固化技術(shù)，將混合均勻的載有片狀粉體的有機(jī)漿料在平板上流延刮膜。經(jīng)過干燥、固化、裁片、壓片成型、排膠和高溫?zé)Y(jié)等一系列操作流程，制備出織構(gòu)良好的陶瓷。
　　 粉體制備的保溫時(shí)間選擇2h，預(yù)燒溫度選擇9

3、00℃時(shí)，可獲得各向異性明顯的陶瓷粉體。有機(jī)漿料中有機(jī)載體的含量為30 wt％時(shí)，可以得到最佳粘度的流體漿料。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生坯中的片狀晶粒在高溫?zé)Y(jié)的過程中以團(tuán)簇形態(tài)存在。
　　 對(duì)陶瓷進(jìn)行不同軸向的電學(xué)性能測(cè)試，數(shù)據(jù)顯示織構(gòu)化陶瓷具有顯著的各向異性。通過查閱文獻(xiàn)對(duì)鉍層狀化合物的A位和B位分別進(jìn)行取代摻雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)A-位元素取代對(duì)陶瓷結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果大于B-位元素取代摻雜，其中摻雜的元素補(bǔ)償鉍原子的揮發(fā)在陶瓷結(jié)構(gòu)中起決定性

4、作用。對(duì)織構(gòu)化陶瓷的致密度起決定作用的是陶瓷的位置取代和摻雜劑的種類及濃度，對(duì)織構(gòu)化陶瓷取向度起主導(dǎo)作用的是實(shí)驗(yàn)中陶瓷燒結(jié)溫度。對(duì)所選摻雜離子摩爾濃度用量對(duì)陶瓷電性能的影響分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜離子的半徑與取代位上Bi離子半徑的大小關(guān)系就性能影響存在關(guān)系，且主要決定于對(duì)鉍層狀結(jié)構(gòu)中容忍因子的影響。
　　 所得到的A-位稀土Y3+離子摻雜得到的鈮酸鉍鍶陶瓷，取向度可達(dá)到0.87，致密度高達(dá)96，最大介電的常數(shù)135和最小的介電損耗0.