鈦酸鋇(BaTiO3)基無鉛電致伸縮陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇(BaTiO3)基陶瓷具有優(yōu)良的壓電,熱釋電和鐵電性能,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器等眾多的功能元器件中。在鈦酸鋇的單晶材料中其應(yīng)變可以達(dá)到~1％,而由于滯后性嚴(yán)重限制了其在驅(qū)動(dòng)器、微位移器方面的應(yīng)用。本論文以BaTiO3為基礎(chǔ),以BaCO3,CaCO3,TiO2和ZrO2為原料,采用傳統(tǒng)固相法制備出了0.5Ba(ZrxTi1-x)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3(x=0.25,0.30,0.35,0.

2、40)無鉛電致伸縮材料。首先研究了鋯含量變化和燒結(jié)溫度對(duì)0.5Ba(ZrxTi1-x)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3微觀結(jié)構(gòu)、介電性能和電致伸縮性能的影響。其次,由于此體系的燒結(jié)溫度較高且較難燒成致密度高的產(chǎn)品,因此實(shí)驗(yàn)中采用Al2O3-SiO2-CaO系氧化物來達(dá)到降低燒結(jié)溫度的目的,并研究了助燒劑含量對(duì)0.5Ba(Zr0.35Ti0.65)O3-0.5(Ba0.75Ca0.25)TiO3物相組成、微觀結(jié)構(gòu)、介電性能

3、和電致伸縮性能的影響。
　　通過研究發(fā)現(xiàn),隨著鋯含量的增加,此體系介電性能表現(xiàn)出明顯的弛豫性能,同時(shí)鐵電相和順電相的轉(zhuǎn)變溫度向室溫方向移動(dòng),這與已有的研究資料相符;x=0.25、0.30、0.35和0.40在1450℃燒結(jié)時(shí)對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)變分別為0.156%,0.110%,0.082%和0.071%,電致伸縮系數(shù)分別為0.079 m4C-2,0.063 m4C-2,0.053 m4C-2和0.059 m4C-2。當(dāng)取x=0.35時(shí),

4、燒結(jié)溫度的提高對(duì)它的介電常數(shù)和介電損耗影響較弱,陶瓷的最大應(yīng)變和電致伸縮系數(shù)都隨燒結(jié)溫度的提高而減小。
　　助燒劑的加入對(duì)陶瓷性能影響加大,特別是對(duì)其介電性能的影響。在研究助燒劑含量變化對(duì)性能影響時(shí)發(fā)現(xiàn),在取x=0.35于1200℃燒結(jié)時(shí),還不能使其完全燒結(jié),晶粒還來不及長大,致密度差,且XRD衍射還存在第二相物質(zhì)鋇鈦硅石 Ba2TiSi2O8,但是燒結(jié)溫度提高后第二相消失;在1250℃燒結(jié)時(shí)得到的最大應(yīng)變隨助燒劑含量的增加分別為