鈦酸鉍系陶瓷的摻雜改性研究.pdf

1、隨著能源、航空、航天、汽車、冶金及石油化工等高新技術(shù)的發(fā)展，壓電陶瓷材料在高溫環(huán)境下的應(yīng)用己成為一個(gè)迫切需要解決的問題。鉍層狀陶瓷材料是典型的高居里溫度壓電材料，由于其固有的特點(diǎn)特別適合于高溫的工作環(huán)境，如用作高溫加速度計(jì)、非易失性存儲(chǔ)器等。然而鉍層狀材料的晶體結(jié)構(gòu)決定了其自發(fā)極化轉(zhuǎn)向受二維空間限制，導(dǎo)致該類材料的壓電活性較低。以鉍層狀陶瓷為研究對(duì)象，開發(fā)兼具高居里溫度、高壓電活性、高電阻率的壓電陶瓷對(duì)高溫壓電陶瓷材料的發(fā)展具有重要的實(shí)

2、用價(jià)值；分析鉍層狀材料的導(dǎo)電機(jī)理以提高電阻率，探討材料電性能變化的有關(guān)因素，則具有一定的理論指導(dǎo)意義。 本論文以Bi4Ti3O12(BIT)陶瓷為研究基礎(chǔ)，通過稀土離子摻雜進(jìn)行改性，在保持該材料高居里溫度的前提下，提高材料的高溫電阻率，改善壓電活性，以期得到具有實(shí)用價(jià)值的BIT基壓電陶瓷。通過對(duì)BIT與其它鉍層狀化合物的共生，系統(tǒng)地研究了混合鉍層狀陶瓷材料的電性能與微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。并對(duì)材料在不同氣氛下燒結(jié)獲得半導(dǎo)化效應(yīng)情況進(jìn)行

3、了分析研究。文中采用XRD、AFM、SEM等分析手段對(duì)陶瓷材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并利用DF2617電容測(cè)量儀、電滯回線測(cè)試儀等對(duì)陶瓷的性能進(jìn)行測(cè)試與分析。 研究了稀土摻雜對(duì)鈦酸鉍陶瓷系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明：摻雜Dy3+和Sm3+會(huì)對(duì)Bi4Ti3O12體系的居里溫度有一定的影響。摻雜Dy3+和Sm3+有利于陶瓷晶粒的細(xì)化，促進(jìn)燒結(jié)，形成致密且晶粒細(xì)小而均勻的瓷體。摻雜離子不同，會(huì)使其在系統(tǒng)的分布狀態(tài)不同，從而造成系統(tǒng)的性能也不同。而摻

4、雜同一離子時(shí)，摻雜量不同，各個(gè)樣品的性能也存在較大差異。同一樣品，在相同的摻雜離子和摻雜量的情況下，在不同的燒結(jié)溫度下燒結(jié)，同樣會(huì)造成較大的性能差異。本研究中，通過改變摻雜物和摻雜量，對(duì)樣品的電學(xué)性能和陶瓷的燒結(jié)性能起到了較大的提高作用。 研究了Nb摻雜時(shí)，在不同氣氛條件下燒成對(duì)zBi4Ti3O12+(1-z)BaTiO3陶瓷系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明：zBi4Ti3O12+(1-z)BaTi1-xNbO3+x/2(0≤x≤0.01，