發(fā)布時(shí)間：2017-06-28 17:13

  本文關(guān)鍵詞：高溫型無鉛層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,鐵電介電以及磁性材料在內(nèi)的元器件的微型化和小型化是必然趨勢,而磁電材料集合鐵電性和鐵磁性于一體,使它在占有相同的體積的情況下卻可以在電路上擁有更多的功能。磁電材料能夠?qū)崿F(xiàn)電性能和磁性能之間的相互轉(zhuǎn)化,能夠做傳感器、換能器、濾波器、振蕩器、相位器等。磁電材料主要由單相磁電材料和復(fù)合磁電材料構(gòu)成。由于單相的磁電材料的磁電性能比較差,所以現(xiàn)在主要研究磁電復(fù)合材料。磁電復(fù)合材料又主要分為0-3型的顆粒的磁電復(fù)合材料和2-2型的層狀的磁電復(fù)合材料。2-2型的層狀磁電復(fù)合材料以其制備簡單、磁電耦合系數(shù)高等有優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。同時(shí),又由于現(xiàn)階段的磁電復(fù)合材料多以含鉛的鋯鈦酸鉛等作為壓電相,所以本文以環(huán)境友好型為目的,制備了高溫型的無鉛的層狀磁電復(fù)合材料。本文主要制備了鐵酸鉍基、鈦酸鋇基和鈦酸鉍鈉基的磁電復(fù)合材料,利用對比試驗(yàn)的方法將2-2型復(fù)合材料樣品的性能與0-3型復(fù)合材料樣品的電性能和磁性能進(jìn)行對比研究,在同時(shí)變換性質(zhì)差異較大的鐵電相鐵磁相,最終得出規(guī)律性的的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先,本文在單相磁電材料BiFeO3的基礎(chǔ)上將其與少量BaTiO3固溶在一起,制備出了不含雜相的BiFeO3-BaTi03 (BFO-BT)固溶體,提升了材料的電學(xué)性能,再將它與其他的鐵氧體材料CoFe2O4(CFO)和BiY2Fe5O12 (BYIG)復(fù)合在一起成功制備出2-2型的BFO-BT/CFO和BFO-BT/BYIG層狀的磁電復(fù)合材料。再通過改變鐵磁相的含量來調(diào)控兩相的相對含量,用以研究隨鐵磁相含量的變化材料性能的變化。研究表明,在復(fù)合材料中,本文中所有的鐵電相和鐵磁相都可以很好的共存,在高溫下并不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及明顯的元素?cái)U(kuò)散,都可以很好的保持各自的物理特性。在電性能的測試中,CFO表現(xiàn)出了比BYIG大很多的漏電流,因此將他們分別與鐵電相制備成復(fù)合材料后,BYIG基的復(fù)合材料表現(xiàn)出了比CFO基的復(fù)合材料更小的漏電流,更大的阻抗,以及更優(yōu)異的電滯回線。但是由于鈷鐵氧體CFO的磁致伸縮系數(shù)很大,所以CFO基復(fù)合材料具有更大的磁電耦合系數(shù)。例如在BFO-BT與CFO復(fù)合的材料中,同時(shí)將制備而成的2-2型的復(fù)合材料與0-3型的復(fù)合材料進(jìn)性對比可以得出,2-2型的復(fù)合材料的介電損耗tanδ(0-1.3)比相同CFO含量下0-3型的復(fù)合材料的介電損耗tanδ(0-3.5)小,2-2型的復(fù)合材料的阻抗(1.8x107Ω～1.2x109Ω)要比相同CFO含量下的0-3型的復(fù)合材料的阻抗(0.5×107Ω-4.4x18Ω)大,2-2型的復(fù)合材料的漏電流密度(0～300μA/cm2)要比相同CFO含量下的0-3型的復(fù)合材料的漏電流密度(0～900μA/cm2)小,并且2-2型的復(fù)合材料的電滯回線要比相同CFO含量下的0-3型復(fù)合材料的電滯回線更標(biāo)準(zhǔn),2-2型的復(fù)合材料的磁電耦合系數(shù)(0～27mV/cm Oe)要比相同組分下的0-3的型復(fù)合材料的磁電耦合系數(shù)(0～8.6mV/cm Oe)更大。在其他基體復(fù)合材料中都具有類似的性質(zhì)。其次,本文中將燒結(jié)助劑LiCO3添加到BaTiO3中用以提升BaTiO3 (BTO)陶瓷的致密度以及降低它的燒結(jié)溫度,用以實(shí)現(xiàn)和CoFe2O4以及BiY2Fe5O12共燒在一起。利用這種方法制備出了2-2型的層狀的磁電復(fù)合材料BTO/CFO和BTO/BYIG。在這里復(fù)合材料表現(xiàn)出了與BFO-BT/CFO和BFO-BT/BYIG復(fù)合材料相似的性能特點(diǎn),同時(shí)也表現(xiàn)出了其優(yōu)越性。BTO/CFO和BTO/BYIG復(fù)合材料明顯提高了材料的壓電性能,將其壓電系數(shù)d33提升到10 pC/N-170pC/N,更在BTO/CFO復(fù)合材料中其磁電耦合系數(shù)最高達(dá)到了135 mV/cm Oe,這個(gè)數(shù)值與國際上的該類材料的最高值是很接近的。在BTO/BYIG復(fù)合材料中,由于漏電流的減小,極化性能提升,其2-2型復(fù)合材料的磁電耦合系數(shù)(4mV/cm Oe-15 mV/cm Oe)比0-3型復(fù)合材料的磁電耦合系數(shù)(0.03 mV/cmOe-0.24 mV/cm Oe)大了60倍。
【關(guān)鍵詞】：磁電復(fù)合材料 層狀結(jié)構(gòu) 無鉛 高溫型 鈣鈦礦
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 選題的背景和意義12-13
• 1.2 鐵電性和鐵電材料13-15
• 1.2.1 鐵電體的電滯回線13-14
• 1.2.2 鐵電體的壓電效應(yīng)14
• 1.2.3 鈣鈦礦型鐵電材料14-15
• 1.3 鐵磁體與磁性材料15-17
• 1.3.1 磁疇和磁滯回線15-16
• 1.3.2 磁性材料的基本物理性質(zhì)16
• 1.3.3 鐵氧體磁性材料的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4 磁電復(fù)合材料17-19
• 1.4.1 磁致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)的乘積效應(yīng)17
• 1.4.2 磁電復(fù)合材料的制備方法17-18
• 1.4.3 磁電復(fù)合材料的連接方式18-19
• 1.5 本文的研究內(nèi)容19-21
• 2 實(shí)驗(yàn)方案21-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線及工藝流程22-23
• 2.4 實(shí)驗(yàn)測試分析方法23-25
• 2.4.1 復(fù)合材料的物相分析23
• 2.4.2 復(fù)合材料的形貌及結(jié)構(gòu)分析23-24
• 2.4.3 電滯回線的測定24
• 2.4.4 磁性能的測定24
• 2.4.5 介電性能的測定24-25
• 3 鐵酸鉍基層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究25-45
• 3.1 前言25-26
• 3.2 0.6BiFeO_3-0.4BaTiO_3/CoFe_2O_4層狀復(fù)合材料的制備及其性能研究26-35
• 3.2.1 BFO-BT/CFO層狀復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌26-28
• 3.2.2 BFO-BT/CFO層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析28-33
• 3.2.3 BFO-BT/CFO層狀復(fù)合材料的磁電性能分析33-35
• 3.3 0.65BiFeO_3-0.35BaTiO_3/BiY_2Fe_5O_(12)層狀復(fù)合材料的制備及其性能研究35-44
• 3.3.1 BFO-BT/BYIG層狀復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌35-36
• 3.3.2 BFO-BT/BYIG層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析36-40
• 3.3.3 BFO-BT/BYIG層狀復(fù)合材料的磁電性能分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 鈦酸鋇基層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究45-62
• 4.1 前言45
• 4.2 BaTiO_3/CoFe_2O_4層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究45-54
• 4.2.1 BTO/CFO層狀復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)45
• 4.2.2 BTO/CFO層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析45-51
• 4.2.3 BTO/CFO層狀復(fù)合材料的磁電性能分析51-54
• 4.3 BaTiO_3/BiY_2Fe_5O_(12)層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究54-60
• 4.3.1 BTO/BYIG層狀復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌54
• 4.3.2 BTO/BYIG層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析54-58
• 4.3.3 BTO/BYIG層狀復(fù)合材料的磁電性能分析58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 鈦酸鉍鈉基層狀磁電復(fù)合材料的制備及其性能研究62-71
• 5.1 前言62
• 5.2 0.65BaTiO_3-0.35Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3/CoFe_2O_4復(fù)合材料的制備及其性能研究62-65
• 5.2.1 BTO-BNT/CFO層狀復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌62-63
• 5.2.2 BTO-BNT/CFO層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析63-65
• 5.2.3 BTO-BNT/CFO層狀復(fù)合材料的磁電性能分析65
• 5.3 0.65Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.35BaTiO_3/BiY_2Fe_5O_(12)復(fù)合材料的制備及其性能研究65-70
• 5.3.1 BTO-BNT/BYIG層狀復(fù)合材料的物相分析及微觀形貌65-67
• 5.3.2 BTO-BNT/BYIG層狀復(fù)合材料的電學(xué)性能分析67-68
• 5.3.3 BTO-BNT/BYIG層狀復(fù)合材料的磁電性能分析68-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 6 結(jié)論71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79-81

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6 本報(bào)記者 陸本，

本文編號：494647