本文關(guān)鍵詞：鐵酸鉍—鈦酸鋇高溫壓電陶瓷在高場下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及電性能研究

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【摘要】：隨著原子能、航空航天、汽車、冶金和石油化工等領(lǐng)域的發(fā)展,對設(shè)備的使用環(huán)境提出了更為苛刻的要求,其中高溫環(huán)境下能穩(wěn)定工作的壓電陶瓷電子元器件作為電器的重要組成部分被廣泛研究。采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)法制備的(1-x)BiFeO3-xBaTiO3(BF-xBT)基無鉛壓電陶瓷因其優(yōu)良的壓電性能、較高的居里溫度以及容易制備等特點(diǎn),有望得到廣泛的應(yīng)用。本文研究了BF-xBT基高溫?zé)o鉛壓電陶瓷以及取代、摻雜對BF-xBT陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)、顯微組織、電性能、彌散相變、介電弛豫以及溫度穩(wěn)定性等進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了BF-xBT(x=0.27,0.29,0.32,0.34)體系壓電陶瓷,成分與晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及介電壓電性能之間的關(guān)系。XRD結(jié)果表明,x=0.27,0.29,0.32時,陶瓷晶體結(jié)構(gòu)為三方結(jié)構(gòu),x=0.34偽立方結(jié)構(gòu)。陶瓷的晶粒大小隨著BT含量的增加有減小。當(dāng)x=0.29時,陶瓷獲得最佳壓電性能,d33=132pC/N;BF-x BT陶瓷的居里溫度Tc隨x的增加而下降,當(dāng)x由0.27增加到0.34,Tm由449℃下降到389℃。介電常數(shù)εr和介電損耗tanδ隨BT含量的增加而增加。采用非原位測量研究了極化對BF-xBT陶瓷晶體結(jié)構(gòu)和介電壓電性能的影響,BF-xBT陶瓷的XRD結(jié)果表明,極化能改變?nèi)浇Y(jié)構(gòu)的BF-xBT陶瓷(003)/(021)方向衍射峰的強(qiáng)度。極化后的介電常數(shù)εr和介電損耗tanδ會有所提升,同時陶瓷的居里溫度Tc會提高,x=0.27時,Tm增加到485℃。通過對退極化行為的研究,高強(qiáng)度的極化電場會增加陶瓷的溫度穩(wěn)定性。(2)研究了Li NbO3(x=0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)摻雜對BFBT-x LN陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)、顯微組織、鐵電性、壓電介電等性能的影響。XRD結(jié)果表明,BFBT-xLN陶瓷由三方結(jié)構(gòu)向偽立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。SEM圖表明,LN會使晶粒細(xì)化,提高致密度。當(dāng)x=0.6%時,BFBT-xLN陶瓷獲得了最佳的壓電常數(shù)d33~152pC/N,機(jī)電耦合系數(shù)kp也達(dá)到最大值~0.25。隨LN含量的增加陶瓷的居里溫度Tc下降。極化后陶瓷的介電常數(shù)εr和介電損耗tanδ有所提高。極化后居里溫度Tc提高。BFBT-xLN陶瓷的壓電性能溫度穩(wěn)定性較差,退極化溫度隨著LN的含量增加降低,強(qiáng)極化電場BFBT-0.6%LN陶瓷可以提高陶瓷的溫度穩(wěn)定性。測量BFBT-x LN陶瓷的S-E曲線,發(fā)現(xiàn)應(yīng)變值(Strain%)和負(fù)應(yīng)變值均隨x的增加而減小,當(dāng)x=1.2%,負(fù)應(yīng)變值約為0。(3)研究了BF-xBT陶瓷的介電彌散性和弛豫特性。隨著BT含量的增加,BF-xBT陶瓷的介電彌散性和弛豫特性也會隨之增加。BFBT-xLN陶瓷隨著LN含量的增加,介電彌散性和弛豫特性同時增加。BFBT-xCu陶瓷的弛豫性呈現(xiàn)反�，F(xiàn)象,隨著Cu含量的提高,陶瓷的介電彌散性和弛豫特性逐漸消失,陶瓷由弛豫鐵電體向正常鐵電體轉(zhuǎn)變。
【關(guān)鍵詞】：弛豫鐵電體 高溫壓電陶瓷 極化電場 頻率依賴性 彌散相變
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM282
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• § 引言9
• § 1.1 壓電陶瓷的研究和發(fā)展9-10
• § 1.2 高溫壓電陶瓷種類及特點(diǎn)10-13
• § 1.2.1 鈮酸鹽高溫壓電陶瓷11
• § 1.2.2 鉍層狀結(jié)構(gòu)高溫?zé)o鉛壓電陶瓷11-12
• § 1.2.3 鈦酸鉛基高溫壓電陶瓷12-13
• § 1.3 BF-xBT高溫?zé)o鉛陶瓷的研究進(jìn)展13-21
• § 1.3.1 BF-xBT陶瓷的準(zhǔn)同型相界14-15
• § 1.3.2 BF-xBT陶瓷的摻雜改性15-16
• § 1.3.3 BF-xBT高溫壓電陶瓷的介電性能16-17
• § 1.3.4 BF-xBT壓電陶瓷的弛豫特性17-21
• § 1.4 本論文選題依據(jù)和主要內(nèi)容21-23
• 第二章 BF-xBT無鉛壓電陶瓷的制備和表征23-28
• § 2.1 引言23
• § 2.2 傳統(tǒng)陶瓷制備法制備BF-xBT基壓電陶瓷23
• § 2.3 制備BF-xBT陶瓷的原料23-24
• § 2.4 制備BF-xBT的工藝流程24-25
• § 2.5 性能測試及設(shè)備25-28
• § 2.5.1 晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌測試25
• § 2.5.2 壓電介電性能的測試25-26
• § 2.5.3 介電性能測試26-27
• § 2.5.4 退極化溫度測量27
• § 2.5.5 鐵電性能測試27-28
• 第三章 BF-xBT陶瓷結(jié)構(gòu)和電性能研究28-45
• § 3.1 引言28
• § 3.2 BF-xBT壓電陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)28-30
• § 3.2.1 BF-xBT陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)28-29
• § 3.2.2 BF-xBT陶瓷的顯微形貌29-30
• § 3.3 BF-xBT陶瓷的壓電性能30-31
• § 3.4 BF-xBT陶瓷的鐵電性31
• § 3.5 BF-xBT陶瓷的介電頻譜31-32
• § 3.6 BF-xBT陶瓷的居里溫度32-33
• § 3.7 極化電場對BF xBT陶瓷結(jié)構(gòu)與電性能的影響33-44
• § 3.7.1 極化電場對BF xBT陶瓷晶體結(jié)構(gòu)的影響33-35
• § 3.7.2 極化電場對BF xBT陶瓷的介電性能的影響35-39
• § 3.7.3 極化電場對BF xBT陶瓷居里溫度的影響39-41
• § 3.7.4 極化電場對BF-xBT陶瓷壓電性能穩(wěn)定性的影響41-44
• § 3.8 本章小結(jié)44-45
• 第四章 BFBT-xLN陶瓷結(jié)構(gòu)與電性能研究45-55
• § 4.1 引言45
• § 4.2 BFBT-xLN陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)45-47
• § 4.2.1 BFBT-xLN陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)45-46
• § 4.2.2 BFBT-xLN陶瓷表面形貌46-47
• § 4.3 BFBT-xLN陶瓷的壓電性能47-48
• § 4.4 BFBT-xLN陶瓷的介電頻譜48-49
• § 4.5 BFBT-xLN陶瓷的鐵電性能49-50
• § 4.6 BFBT-xLN陶瓷的居里溫度50-52
• § 4.7 BFBT-xLN陶瓷的退極化行為52
• § 4.8 BFBT-xLN陶瓷的場致應(yīng)變52-54
• § 4.9 本章小結(jié)54-55
• 第五章 BF-xBT體系陶瓷的弛豫特性55-77
• § 5.1 引言55
• § 5.2 BF-xBT陶瓷介電彌散及弛豫特性55-62
• § 5.2.1 極化電場對BF-xBT陶瓷介電彌散及弛豫特性的影響57-61
• § 5.2.2 BF-xBT壓電陶瓷的介電彌散行為61-62
• § 5.3 BF-xBT陶瓷介電性能隨燒結(jié)溫度的變化62-69
• § 5.3.1 燒結(jié)溫度對BF-xBT陶瓷介電溫譜的影響62-66
• § 5.3.2 燒結(jié)溫度對BF-xBT陶瓷介電彌散性的影響66-67
• § 5.3.3 BF-xBT陶瓷形貌和晶體結(jié)構(gòu)隨燒結(jié)溫度的變化67-69
• § 5.4 BFBT-xLN陶瓷的介電彌散和弛豫特性69-73
• § 5.5 CuO摻雜對BF-xBT體系壓電陶瓷弛豫性的影響73-75
• § 5.6 本章小結(jié)75-77
• 第六章 總結(jié)77-79
• 參考文獻(xiàn)79-87
• 致謝87-88
• 科研成果88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1011692