本文關(guān)鍵詞：退火及氣氛燒結(jié)對偏鈮酸鉛基壓電陶瓷結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響

  更多相關(guān)文章： 壓電陶瓷 偏鈮酸鉛 壓電性能 退火 熱壓燒結(jié)

【摘要】：高溫壓電陶瓷,具有較高的居里溫度,在低于居里溫度的溫度范圍內(nèi)具有較優(yōu)異的電學(xué)性能,能長期工作于高溫環(huán)境。本文以PbNb2O6基高溫壓電陶瓷為研究對象,研究了氧化物摻雜和不同制備工藝對陶瓷試樣的結(jié)構(gòu)、介電及壓電性能的影響規(guī)律。結(jié)果如下：(1)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,并詳細(xì)研究了退火對PBN-T陶瓷的結(jié)構(gòu)、介電及壓電性能的影響規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)中將退火溫度選取為500-800℃,退火時間選取為12-168h,退火氣氛選取為空氣中無額外Pb2+源、空氣中含額外Pb源及氮?dú)庵泻~外Pb源。結(jié)果表明,陶瓷的電學(xué)性能與退火參數(shù)密切相關(guān),其中在600℃、氮?dú)庵泻~外Pb2+源氣氛下退火73h的陶瓷試樣具有最佳性能,其居里溫度為523℃,室溫下壓電常數(shù)為85pC/N,極化試樣在500℃熱處理后仍具有高的壓電常數(shù)82pC/N。(2)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,分別在空氣、氧氣和氮?dú)庵羞M(jìn)行預(yù)燒和燒結(jié)。所有陶瓷試樣均形成了純正交鐵電相結(jié)構(gòu)。在氮?dú)庵袩Y(jié)的陶瓷試樣,X射線衍射峰向高角度移動,晶胞發(fā)生收縮。在氮?dú)庵蓄A(yù)燒或燒結(jié)的陶瓷,其晶粒形貌表現(xiàn)為尺寸較均勻的多邊形,在氮?dú)庵蓄A(yù)燒或燒結(jié)能起到改善晶粒形貌、細(xì)化晶粒的作用。在氧氣中燒結(jié)能提高陶瓷的居里溫度；在氮?dú)庵袩Y(jié)陶瓷的最大介電常數(shù)降低、居里溫度變小、介電峰發(fā)生寬化。(3)采用傳統(tǒng)固相法制備了Pb0.925Ba0.075Nb206-0.5wt%MnO2(PBN-M)壓電陶瓷,并詳細(xì)研究了退火對PBN-M陶瓷的結(jié)構(gòu)、介電及壓電性能的影響規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)中將退火溫度選取為600℃,退火時間選取為73h,退火氣氛選取為空氣中無額外Pb2+源、氮?dú)庵泻~外Pb2+源及氧氣中含額外Pb2+源。結(jié)果表明,陶瓷的電學(xué)性能與退火氣氛密切相關(guān),其中在6000C、氧氣中含額外Pb2+源氣氛下退火73h的陶瓷試樣具有最佳性能,陶瓷介電損耗降低,最大介電常數(shù)為10621,居里溫度為520℃,平面機(jī)電耦合系數(shù)為0.3328,機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為12。(4)采用熱壓燒結(jié)法制備了Pb0.925Ba0.075Nb2O6-0.5wt%TiO2(PBN-T)壓電陶瓷,詳細(xì)研究了燒結(jié)溫度、壓力大小、燒結(jié)時間對PBN-T陶瓷的結(jié)構(gòu)、介電及壓電性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,在保溫階段,壓頭位移不變,即保溫時間增加不會增大陶瓷的體密度；體密度的值取決于壓力的大小。體密度曲線表明,壓力達(dá)到1.2t(即16.1MPa)時,體密度達(dá)到6.40g/cm3以上；壓力繼續(xù)增大,體密度基本不變。與常規(guī)燒結(jié)相比,熱壓燒結(jié)提高了陶瓷的致密性。在1245℃抽真空不加壓時,陶瓷晶粒不規(guī)則,大小不均勻,表面存在氣孔,平均晶粒尺寸為9.3μm；在1255℃熱壓燒結(jié)時,陶瓷的致密度得到提高,陶瓷的閉氣孔減少,但晶粒較大。陶瓷在壓力大于0.8t(即10.7MPa)、小于1.5t(即19.4MPa)區(qū)間內(nèi)時可得到致密性良好、形貌較均勻的陶瓷試樣。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM282

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 岳喜成;離子注入聚醚砜薄膜的介電頻譜分析[J];半導(dǎo)體技術(shù);2005年05期

2 岳喜成,王潤軒;離子注入聚醚砜(PES)膜的介電頻譜與紅外光譜分析[J];寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年03期

3 張彤,徐寶琨,徐娓,阮圣平,董瑋,全寶富,孫良彥;用直、交流方法分析高分子電阻型濕敏元件的敏感機(jī)理[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2001年02期

4 馬廷鋒,耿世鈞,徐建平,曹曉華;新型單片電容式傳感器的研制[J];傳感器技術(shù);2003年06期

5 李曉鈺;陳向東;姚堯;謝睿;;基于有限元的電容臨近傳感器研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年08期

6 李國榮;曾華榮;鄭嘹贏;曾江濤;程麗紅;趙坤宇;殷慶瑞;;無機(jī)、有機(jī)及其復(fù)合電介質(zhì)的納米尺寸效應(yīng)及研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年01期

7 唐英明;賈利軍;張懷武;殷水明;李濤;;添加Bi_2O_3的Bi(Co)、Zn取代Z型六角鐵氧體低溫?zé)Y(jié)研究[J];磁性材料及器件;2011年01期

8 王世強(qiáng);魏建林;張冠軍;楊雙鎖;董明;劉孝為;霍大渭;;溫度對油紙絕緣介電響應(yīng)特性的影響[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年05期

9 何洪;傅仁利;沈源;韓艷春;宋秀峰;;高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合封裝材料及其應(yīng)用[J];電子與封裝;2007年02期

10 唐宏,楊俊剛,尹劍波,趙曉鵬;電流變液顆粒相介電常數(shù)測量研究[J];電子元件與材料;2003年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳云良;掃描近場光學(xué)顯微鏡若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 韓書謨;1100kV GIS中SF6斷路器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2010年

3 林亦琦;La系雙鈣鈦礦陶瓷的介電與磁學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2010年

4 王卓;A（Fe_(0.5)B_(0.5)）O_3（A=Ba，，Sr；B=Nb，Ta）陶瓷的巨介電效應(yīng)及其調(diào)控[D];浙江大學(xué);2010年

5 賀媛;BaTiO_3納米纖維濕度傳感性能的研究[D];吉林大學(xué);2011年

6 戴罡;毫秒脈沖激光致薄膜光學(xué)元件損傷特性測試與數(shù)值分析[D];南京理工大學(xué);2010年

7 凌味未;低溫共燒（LTCC）鐵電/鐵磁復(fù)合材料與器件研究[D];電子科技大學(xué);2011年

8 賀穎;射頻域巨介電/鐵氧體磁電雙性能材料與器件研究[D];電子科技大學(xué);2011年

9 雷研;鈮鈦酸鹽體系微波介質(zhì)陶瓷的制備與性能研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

10 陳小林;高溫透波介質(zhì)h-BN陶瓷介電性能建模研究[D];西安交通大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋文文;ZnNb_2O_6及ZnTa_2O_6陶瓷粉體的制備方法研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 舒藝周;磷石膏碳熱分解性能及工藝研究[D];昆明理工大學(xué);2010年

3 陸浩然;堇青石粉體的微乳液—溶膠凝膠法制備及其機(jī)理研究[D];沈陽大學(xué);2011年

4 王穎;改性CaCu_3Ti_4O_(12)及相關(guān)陶瓷的結(jié)構(gòu)與巨介電效應(yīng)[D];浙江大學(xué);2011年

5 陳磊;基于多傳感器的高含氣率多相流量計(jì)的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

6 陳巨源;壓電驅(qū)動低壓水液壓節(jié)流閥性能研究[D];大連海事大學(xué);2011年

7 王亞娟;CaCu_3Ti_4O_(12)基陶瓷的電流—電壓非線性特征及改性研究[D];陜西師范大學(xué);2011年

8 吳怡;低溫?zé)Y(jié)Mg_4Nb_2O_9微波介質(zhì)陶瓷及其介電性能表征[D];陜西師范大學(xué);2011年

9 趙亞;鈦酸鉍鈉基無鉛壓電陶瓷的制備與性能研究[D];陜西師范大學(xué);2011年

10 張瑜;偏鈮酸鉛基高居里溫度壓電陶瓷的制備工藝及改性研究[D];陜西師范大學(xué);2011年

本文編號：1224307