Bi-,4-Ti-,3-O-,12-織構陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、鐵電體是一類重要的功能材料。目前己發(fā)現(xiàn)的鐵電體多達上千種，廣泛的分布于7個晶系之中。鐵電體具有極大的介電系數(shù)、明顯的介電可調諧性、優(yōu)異的壓電性、熱釋電性、鐵電性等獨特的特征，可以應用于電子學、光學、聲學等方面以及信息存儲與數(shù)據(jù)處理、、顯示、微驅動、微機械和微電子機械系統(tǒng)等各個領域。Bi4Ti3O12以其高的居里溫度、優(yōu)良的耐疲勞性能和不含鉛等優(yōu)點而引起人們的關注。
　　 本文選擇Bi4Ti3O12為研究對象，以離子摻雜和結構定向

2、兩種不同的方法對Bi4Ti3O12進行了改性研究。文章主要采用熔鹽法制備了各向異性的Bi4Ti3O12粉體，將該粉體燒結得到電性能良好、晶粒取向生長的Bi4Ti3O12織構陶瓷。研究了煅燒溫度、熔鹽含量及Bi2O3過量等因素對粉體顯微形貌的影響，并探討了預燒粉體形貌對陶瓷顯微組織結構和電性能的影響。另外，作為對比，研究了不同摩爾比的Sm3+離子摻雜對Bi4Ti3O12顯微結構和性能的影響。
　　 以Sm3+作為摻雜離子，用傳統(tǒng)的

3、固相燒結工藝制備了Bi4Ti3O12陶瓷，研究了摻雜離子摩爾濃度與陶瓷鐵電介電性能之間的關系。結果表明，Sm3+摻雜可以顯著改善Bi4Ti3O12的鐵電介電性能。隨著Sm3+摻雜量的增加，Bi4Ti3O12陶瓷的介電常數(shù)不斷增大，介電損耗顯著降低，剩余極化強度大大提高。但是Sm3+的摻雜量存在最佳值，當摻雜量為x=0.8時，Bi4Ti3O12陶瓷的鐵電介電性能達到最理想的狀態(tài)。
　　 采用熔鹽法制備了Bi4Ti3O12粉體，研究

4、了制備工藝參數(shù)與Bi4Ti3O12粉體晶粒的形貌和尺寸之間的關系。結果表明，Bi4Ti3O12粉體的顯微組織形貌和尺寸與煅燒溫度、熔鹽含量、Bi2O3過量程度等工藝參數(shù)關系密切。當煅燒溫度為850℃，熔鹽與反應原料的質量比為1：1，Bi2O3過量8wt％時，晶粒尺寸分布均勻，分散性好，直徑與厚度比值較大，直徑約8μm，厚度為1μm左右，是非常理想的模板晶粒。通過對影響B(tài)i4Ti3O12形貌多個因素的系統(tǒng)研究，最終實現(xiàn)了通過工藝參數(shù)對Bi

5、4Ti3O12粉體顯微組織形貌和尺寸的控制。Bi4Ti3O12在熔鹽中生長時遵循Ostwald熟化機理，大晶粒不斷長大，小晶粒逐漸消失，大晶粒通過吞噬小晶粒來實現(xiàn)自身的成長。另外，Bi4Ti3O12晶粒表面的不完整性是促進晶粒長大的驅動力之一。
　　 以熔鹽法預燒后得到的粉體為起始原料燒結陶瓷。研究了預燒粉體的不同工藝參數(shù)對陶瓷顯微結構和性能的影響。熔鹽法制備的粉體燒結成的陶瓷，出現(xiàn)了明顯的織構生長現(xiàn)象，并且陶瓷燒結致密性較好。