本文選題：BaTiO_3　切入點(diǎn)：壓電陶瓷　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：壓電材料是一種可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)化的功能材料,被廣泛應(yīng)用于制造傳感器、制動(dòng)器、超聲換能器等電子元器件。其中,BaTiO3壓電陶瓷是最早被發(fā)現(xiàn)極化后具有壓電性的多晶材料,在壓電性能更加優(yōu)異的鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3,PZT)材料出現(xiàn)之前曾得到廣泛的應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái),BaTiO3基陶瓷被認(rèn)為有相對(duì)較低的d33值(190 pC/N)。然而,近年國(guó)內(nèi)外研究者相繼制備出了d33值可與PZT相比擬的BaTiO3陶瓷及其改性的壓電陶瓷材料,這些研究結(jié)果表明BaTiO3基陶瓷材料具有很大的發(fā)展前景。BaTiO3基陶瓷的商業(yè)化生產(chǎn)通常采取低成本的固相反應(yīng)制備方法。原料的選擇是制備陶瓷的基礎(chǔ),不同的原料以及原料的不同處理方式對(duì)其制備得到的陶瓷微粉的均勻性和顆粒大小影響較大,進(jìn)而影響其制備的BaTiO3基陶瓷的微觀組織結(jié)構(gòu)和壓電性能。本論文開(kāi)展了關(guān)于不同的原料及原料的不同處理方式對(duì)BaTiO3基陶瓷的制備及壓電物性的影響的研究。主要結(jié)果如下:(1)研究了兩種不同TiO2原料對(duì)BaTiO3陶瓷壓電物性的影響。實(shí)驗(yàn)中分別采用兩種不同型號(hào)的TiO2微粉(即TiO2-01微粉和TiO2-07微粉)為原料,當(dāng)燒結(jié)溫度為1220℃時(shí)分別獲得較高壓電性能的BaTiO3陶瓷樣品,d33值分別為404 pC/N和414pC/N。另外,考察了 BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸效應(yīng),發(fā)現(xiàn)兩種TiO2原料制備的BaTiO3陶瓷變化規(guī)律一致,當(dāng)晶粒尺寸大于1 μm時(shí)隨著晶粒尺寸的增大壓電系數(shù)d33值越來(lái)越小。兩種BaTiO3陶瓷樣品的相變點(diǎn)的變化趨勢(shì)也相同,當(dāng)晶粒尺寸增大時(shí)正交四方相變點(diǎn)降低,居里溫度升高。研究結(jié)果表明,TiO2-01制備的BaTiO3陶瓷相對(duì)更加致密,介電損耗相對(duì)較小,重復(fù)性較好。(2)研究了原料預(yù)處理對(duì)BaTiO3壓電陶瓷物性的影響。分別對(duì)BaCO3微粉和Ti02微粉進(jìn)行不同時(shí)間的預(yù)處理制備BaTi03陶瓷,考察了其壓電性能、介電性質(zhì)、鐵電性能、微觀結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),配料前對(duì)BaCO3原料實(shí)施球磨預(yù)處理可明顯地降低棒狀顆粒的尺寸,從而可獲得顆粒度細(xì)化的BaTiO3陶瓷微粉,進(jìn)而制備致密度更高、晶粒尺寸更小而壓電性能更高的BaTiO3陶瓷材料。BaCO3微粉原料通常由尺寸較大的棒狀顆粒所組成,由于這些棒狀顆粒在一次球磨過(guò)程中不容易粉碎,從而對(duì)經(jīng)預(yù)燒、二次球磨所得到的BaTiO3陶瓷微粉的化學(xué)組分的均勻性和顆粒度產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響后序燒結(jié)得到的BaTiO3陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和壓電性能。利用同樣的BaCO3微粉原料,未經(jīng)球磨預(yù)處理所制備的BaTiO3陶瓷的壓電系數(shù)d33最高值為410pC/N,而實(shí)施合適的球磨預(yù)處理制備的BaTiO3陶瓷的壓電系數(shù)d33最高值可達(dá)470pC/N。但是,原料TiO2-01預(yù)處理制備得到的BaTiO3陶瓷的壓電性能并不理想,d33值僅能達(dá)到190pC/N,電滯回線也出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象。(3)研究了不同TiO2微粉原料和BaCO3球磨預(yù)處理對(duì)BCZT陶瓷壓電物性的影響。研究發(fā)現(xiàn),配料前對(duì)BaCO3原料實(shí)施球磨預(yù)處理可使BCZT陶瓷微粉顆粒大小更加均勻,平均顆粒尺寸更大。對(duì)于相同溫度下燒結(jié)的BCZT陶瓷樣品而言,BaCO3微粉的預(yù)球磨處理可使后續(xù)得到的陶瓷樣品晶粒尺寸偏小。以TiO2-01為原料時(shí),BaCO3預(yù)球磨處理極大地增加了 BCZT陶瓷樣品的d33值,從原料未預(yù)球磨時(shí)的540 pC/N增大到640 pC/N。但是,以TiO2-07為原料時(shí)情況則相反,實(shí)施BaCO3預(yù)球磨處理反而降低了 BCZT陶瓷樣品的d33值,從未預(yù)球磨時(shí)的600 pC/N 降低為 500 pC/N。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM282.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 崔業(yè)讓;劉心宇;袁昌來(lái);翟霞;胡耀斌;李若雯;;Sm_2O_3摻雜(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3-Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷的制備與性能[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2012年07期

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本文編號(hào)：1615277