检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：邓珉阳天津大学

学位级别：硕士

压电材料广泛应用于传感器、致动器以及储能设备中，是一类重要的高技术新材料。随着环境协调发展的需要，开发出高性能的无铅压电材料成为一个亟待解决的技术难题。本文选择Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)体系为研究对象，采用反应模板晶粒生长法... 详细信息

压电材料广泛应用于传感器、致动器以及储能设备中，是一类重要的高技术新材料。随着环境协调发展的需要，开发出高性能的无铅压电材料成为一个亟待解决的技术难题。本文选择Bi0.5Na0.5TiO3(BNT)体系为研究对象，采用反应模板晶粒生长法（Reactive Templated Grain Growth，RTGG）制备了具有<001>择优取向的(1-x-y)Bi0.5Na0.5TiO3-yBi0.5K0.5TiO3-xBaTiO3(BNBK)陶瓷。系统研究了配方的选择、RTGG法中工艺过程控制、织构演变过程、模板晶粒外延生长机理以及陶瓷的微观形貌结构和压电、介电性能。用传统固相法制备了BNT基无铅压电陶瓷，研究了BNT-BKT二元体系、BNT-BKT-BT三元体系以及Li掺杂BNBK陶瓷。研究了其微观形貌、相结构和压电介电性能。实验证明组分为0.85BNT-0.11BKT-0.04BT（BNBK）的陶瓷具有良好的压电性能：d33=189pC/N，kp=0.25，远高于纯BNT以及BNT-BKT陶瓷。研究发现掺杂的Li一部进入钙钛矿晶格中造成晶格畸变，另一部分聚集在晶界处，在高温下作为液相，起到加速传质促进晶粒生长的作用。当掺入0.07mol%Li时，试样的压电系数明显提高，d33最高可达230pC/N，kp最高可达0.30。采用流延工艺，以Bi4Ti3O12为模板晶种制备了BNT-BKT-BT（BNBK）织构化陶瓷。研究发现，BNBK织构陶瓷的形成共经过原位拓扑反应阶段和模板晶粒外延生长阶段。原位拓扑反应在800oC发生，模板晶粒外延生长阶段在1000℃以上发生。以BIT为模板制备的BNBK织构陶瓷具有良好的晶粒定向效果。通过XRD和SEM分析得知，模板晶粒在升温过程中逐步吞噬基体晶粒形成织构，织构度随着烧结温度的升高而增加。在1200℃下烧结的样品织构度f可达0.60。所制备的BNBK织构陶瓷具有优良的性能：d33=254pC/N，kp=0.34，Tc=320℃。其d33是同等条件下烧结的随机取向BNBK陶瓷的1.4倍。本文还探讨了RTGG法制备BNBK陶瓷的一些影响因素。研究发现以BaTiO3为Ba源可以使BT-BNT固溶温度和原位反应温度错开，减缓低温热处理时离子交换速率，有利于保持模板在原位拓扑反应过程中的完整性。增加模板含量可以有效提高样品的织构度，模板越多，模板晶粒需要生长的距离短，一定程度地降低了外延生长的难度。添加过量的Bi2O3可在高温下形成液相，使得基质中的细小晶粒溶于该液相，并迅速扩散到模板表面进行外延生长，有利于织构化的形成。实验还发现，用BNT超细粉料代替Bi2O3、Na2CO3和TiO2的方法并不可取，加入的BNT细小颗粒反倒为原位拓扑反应生成的BNT提供了仔晶晶核，相比于沿着模板外延生长，沿着BNT仔晶生长的势垒更低，造成了基体晶粒生长速率反倒加快的现象。

关键词：压电陶瓷织构反应模板晶粒生长法钛酸铋钠

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SrTiO_3织构陶瓷的显微组织结构和介电性能

引用

人工晶体学报 2014年第1期43卷 47-52页

作者：李金锦高峰黄茜茜刘亮亮李志强西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室西安710072

以片状的SrTiO3(ST)粉体为模板晶粒,以固相法合成的掺杂Bi2O3的SrTiO3粉体为基体粉料,采用反应模板晶粒生长法(RTGG)结合流延成型工艺制备出SrTiO3织构陶瓷,研究了烧结工艺参数对SrTiO3织构陶瓷显微组织结构和介电性能的影响规律。研究... 详细信息

以片状的SrTiO3(ST)粉体为模板晶粒,以固相法合成的掺杂Bi2O3的SrTiO3粉体为基体粉料,采用反应模板晶粒生长法(RTGG)结合流延成型工艺制备出SrTiO3织构陶瓷,研究了烧结工艺参数对SrTiO3织构陶瓷显微组织结构和介电性能的影响规律。研究结果表明:SrTiO3织构陶瓷的晶粒沿(100)晶面择优取向生长,陶瓷的织构度随着烧结温度的升高和保温时间的延长而增大,在1550℃下保温16 h的陶瓷试样织构度最大,达到0.56。SrTiO3织构陶瓷的介电常数随着织构度的增加而增大,并呈现出介电各向异性。

关键词：钛酸锶织构陶瓷反应模板晶粒生长法显微组织结构介电性能

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钛酸铋模晶尺寸对钛酸铋钠基压电陶瓷性能影响的研究

钛酸铋模晶尺寸对钛酸铋钠基压电陶瓷性能影响的研究

引用

作者：杜祖超广东工业大学

学位级别：硕士

压电陶瓷是一种广泛应用于传感器、换能器和致动器等民用仪器以及军工领域的信息功能材料,其中钛酸铋钠（BNT）基无铅压电陶瓷因其具备良好的电学性能,被认为是最有可能取代铅基压电陶瓷的环境友好型无铅压电陶瓷之一。目前通过添加新... 详细信息

压电陶瓷是一种广泛应用于传感器、换能器和致动器等民用仪器以及军工领域的信息功能材料,其中钛酸铋钠（BNT）基无铅压电陶瓷因其具备良好的电学性能,被认为是最有可能取代铅基压电陶瓷的环境友好型无铅压电陶瓷之一。目前通过添加新组元和掺杂改性的方法来改善BNT压电陶瓷的性能较为有限,而利用织构化技术制备晶粒择优取向的织构化陶瓷是大幅度提高无铅压电陶瓷性能的有效途径。因此,本文围绕BNT基织构化陶瓷展开研究,期望对无铅压电陶瓷应用研发起到一定的作用。本文以BNT-BKT二元体系作为研究主体,主要研究了高纯度大尺寸的片状钛酸铋（Bi T）模板晶粒的制备工艺,并以不同尺寸的Bi T片状晶为模板,通过反应模板晶粒生长法（RTGG）制备BNKT-In织构化陶瓷,分析模板晶粒尺寸对其结构和性能的影响,并在此基础上,进一步系统探究烧结温度对Nb、Ta等量共掺BNKT基织构化陶瓷结构和性能的影响。基于高纯度大尺寸Bi T模板晶粒的制备需求,研究Na Cl、Na Cl-KCl和KCl三种熔盐体系和合成条件对Bi T模板纯度和尺寸的影响。研究结果表明,只有KCl熔盐体系制备的Bi T模板晶粒无杂相生成,并且随着合成温度的升高或者保温时间的延长,模板晶粒在径向和厚度方向尺寸都有所增大,产物中细小颗粒逐渐减少。通过工艺优化,采用KCl为熔盐,在1140℃保温8 h,可获得高纯度大尺寸Bi T模板晶粒,其尺寸为1.65～30.12μm,平均尺寸为7.92μm,平均厚度为0.67μm,方向比为11.82。基于模板晶粒研究的基础上,以三种不同尺寸的Bi T模板晶粒为模板,通过反应模板晶粒生长法（RTGG）制备了BNKT-In织构化压电陶瓷,系统研究了Bi T模板晶粒尺寸对BNKT-In织构化压电陶瓷结构及性能的影响。实验研究结果表明,模板晶粒尺寸对BNKT-In陶瓷样品的压电性能影响较大,随着Bi T模板晶粒尺寸的增大,样品晶粒尺寸、(933和(9*33均呈现增大趋势。采用大尺寸模板晶粒所制备的织构法陶瓷具有优异的综合性能。当烧结温度为1160℃时,大模板的织构法陶瓷压电常数(933=286p C/N,最大双极应变值达到了0.51%@5 k V/mm,逆压电常数(9*33=1116 pm/V@4k V/mm,相较于同等处理条件的固相法陶瓷而言,(933提升78%,(9*33提高1.82倍。为了进一步提高最大应变和逆压电性能,在BNKT-In织构化陶瓷研究的基础上,选取大尺寸片状晶（即1140℃保温8 h的Bi T模板晶粒）为模板,采用RTGG法制备了铌、钽等量共掺BNKT基织构化陶瓷。研究结果表明烧结温度对样品的结构和性能具有较大影响,当烧结温度为1140℃时,掺杂量为0.0075的织构法陶瓷(933为63p C/N,最大双极应变值为1.02%@7 k V/mm,逆压电常数(9*33为1724 pm/V@5 k V/mm,相比于固相法陶瓷,逆压电常数(9*33性能提高1.14倍,逆压电性能和应变性能达到BNT基单晶的性能水平。实验结果表明高纯度大尺寸的Bi T模板晶粒能显著提升具有高逆压电性能的BNKT基压电陶瓷的最大应变和逆压电性能,有望用于提高其它BNT基压电陶瓷的压电性能。

关键词：无铅压电陶瓷 BiT模板晶粒反应模板晶粒生长法掺杂改性 BNKT织构化陶瓷

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