無鉛壓電陶瓷BNT-BT-BiMeO3(Me=Fe,Cr)制備、結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、鈦酸鉍鈉((Bi1/2Na1/2) TiO3,簡稱BNT)是一種A位復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電體,居里溫度(Tc=320?)高,室溫下剩余極化(Pr=38μC/cm2)大,具有良好的壓電性,被認(rèn)為是當(dāng)前無鉛壓電陶瓷的候選材料之一。在目前所研究的BNT基壓電陶瓷中,(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3?xBaTiO3(簡稱BNT-BT)體系陶瓷是研究最多的體系之一,該體系陶瓷在x=0.04～0.06(摩爾分?jǐn)?shù))具有一個(gè)三方、四方準(zhǔn)同型相界

2、,在相界具有較好的性能。由于Bi基鈣鈦礦型鐵電體BiMeO3(Me=Fe,Cr)具有良好的鐵電性和高居里溫度以及三元系陶瓷能在更寬成分范圍內(nèi)調(diào)節(jié)性能以滿足實(shí)際應(yīng)用。本文選擇BiMeO3作為第三組元添加到二元系(Bi1/2Na1/2)TiO3–BaTiO3(BNT–BT)中,研究新型三元系Bi基鈣鈦礦型BNT–BT–BiMeO3(Me=Fe,Cr)無鉛壓電陶瓷的結(jié)構(gòu),顯微組織,介電壓電性能、介電溫譜等。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下:

3、　　(1)將BiFeO3作為第三組元添加到二元系BNT–BT中,制備了新型(1–x–y)(Bi1/2Na1/2)TiO3?xBaTiO3?yBiFeO3無鉛壓電陶瓷,并研究了它的成分、制備工藝與微觀結(jié)構(gòu)、壓電性能、介電性能的關(guān)系以及它的弛豫特性。結(jié)果表明,在研究的組成范圍內(nèi),樣品均為純鈣鈦礦(ABO3)型固溶體,在x=0.05,y=0.05時(shí),陶瓷壓電常數(shù)d33和機(jī)電耦合系數(shù)kp取得最大值:d33=142pC/N,kp=0.293;此時(shí)

4、介電常數(shù)εr=891,介電損耗tanδ=4.6％,機(jī)械品質(zhì)因素Qm=110。不同頻率下陶瓷材料的介電常數(shù)-溫度曲線表明,該體系材料具有彌散相變特征,并且具有明顯的弛豫鐵電體的介溫特性。研究表明BNT-BT-BF陶瓷最佳預(yù)燒工藝為880?保溫2小時(shí),最佳燒結(jié)工藝為1160?保溫2小時(shí),最佳極化工藝是5kV/mm電場下極化15分鐘。
　　(2)將BiCrO3作為第三組元添加到二元系BNT–BT中,合成了新型(1–x–y)(Bi1/2N

5、a1/2)TiO3?xBaTiO3?yBiCrO3系無鉛壓電陶瓷,并對其組成、制備工藝與微觀結(jié)構(gòu)、壓電性能、介電性能的關(guān)系以及弛豫特性進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明:在研究的組成范圍內(nèi),樣品均為純鈣鈦礦(ABO3)型固溶體,隨著BiCrO3含量的增加,體系的壓電常數(shù)先升高后減小。在x=0.05,y=0.01時(shí),陶瓷壓電常數(shù)d33和機(jī)電耦合系數(shù)kp取得最大值:d33=134pC/N,kp=0.283;此時(shí)介電常數(shù)εr=686,介電損耗tanδ=