本文關(guān)鍵詞：鈦酸鉍鈉基陶瓷在低壓電場(chǎng)下的相變及可逆性研究

  更多相關(guān)文章： BNT-BKT陶瓷 低壓電場(chǎng) 電致相變 相變可逆 Nb摻雜

【摘要】：自1880年Nobel laureates和Jacque Curie發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)以來,壓電陶瓷已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于材料、化工、航空等各領(lǐng)域。目前,(Pb(Ti, Zr)O_3, PZT)類陶瓷是市場(chǎng)上使用得最多的壓電陶瓷。但是,由于Pb重金屬對(duì)環(huán)境污染較大,對(duì)人體有較大傷害,越來越多的國(guó)家開始減少Pb在工業(yè)中的使用,對(duì)應(yīng)的無鉛壓電陶瓷逐漸受到研究者的關(guān)注。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3 (BNT-BKT)是一種鈣鈦礦型壓電陶瓷,不僅具有較高的電耦合系數(shù)kp和應(yīng)變動(dòng)態(tài)常量Smax/Emax,已有研究表明,部分摻雜改性后的BNKT陶瓷的部分電性能已經(jīng)達(dá)到了PZT陶瓷的數(shù)量級(jí),除此之外,BNKT陶瓷還具有復(fù)雜的相變過程。本文通過傳統(tǒng)固相法合成了不同配比的BNT-BKT陶瓷,并進(jìn)行Nb摻雜,分別置于電場(chǎng)環(huán)境下12h,對(duì)樣品進(jìn)行物相和形貌等測(cè)試,分析晶相的變化。本文以Na_2CO_3、K_2CO_3、TiO_2和Bi_2O_3為起始原料,以傳統(tǒng)固相法制備不同配比的(1-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3-x)Bi_(0.5)K_(0.5)TiO_3(x=0.18,0.2,0.3,0.4,_(0.5))陶瓷,在1170℃下燒結(jié)。對(duì)其進(jìn)行XRD測(cè)試,當(dāng)x=0.18時(shí),陶瓷晶相表現(xiàn)為三方相,而當(dāng)x=0.2～0.4時(shí),則同時(shí)含有三方與四方晶相,當(dāng)x=_(0.5)時(shí),陶瓷表現(xiàn)為四方相。將陶瓷在低壓直流電場(chǎng)中后,當(dāng)電場(chǎng)達(dá)到一定值時(shí),部分三方相逐漸轉(zhuǎn)變成四方相,當(dāng)BKT成分的含量比重繼續(xù)加大,誘導(dǎo)電壓會(huì)逐漸減小,這可能與實(shí)驗(yàn)過程中,x0.3時(shí),陶瓷發(fā)生過燒有關(guān),然而陶瓷在交流電場(chǎng)中并無相變的發(fā)生。為了進(jìn)一步探究低壓電壓電場(chǎng)誘導(dǎo)相變的原因,本文再分別以不同濃度的Nb摻雜Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))TiO_3陶瓷,分別探究在低、高濃度摻雜樣品在低壓電場(chǎng)中的相變現(xiàn)象。本文發(fā)現(xiàn),隨著Nb含量的增加,陶瓷樣品晶型由三方-四方共存向準(zhǔn)立方相轉(zhuǎn)變,并且在Nb濃度達(dá)到3mol%時(shí),陶瓷主晶相表現(xiàn)為準(zhǔn)立方相。而在低壓電場(chǎng)中,Nb含量在低于3mol%摻雜的陶瓷樣品衍射峰均有分裂滑移,向準(zhǔn)立方相轉(zhuǎn)變,而3mol%摻雜樣品衍射峰卻沒有較明顯變化。將電場(chǎng)中發(fā)生相變的樣品在室溫中靜置7天后,對(duì)其再次進(jìn)行XRD測(cè)試,發(fā)現(xiàn),在(1-x)BNT-xBKT中當(dāng)x0.3時(shí)陶瓷相變發(fā)生自恢復(fù),而過燒后的相變陶瓷(x=0.3,0.4,_(0.5))不發(fā)生自恢復(fù)現(xiàn)象,這時(shí)由于過燒樣品中的空位比例發(fā)生變化,在電場(chǎng)作用下使得離子擴(kuò)散,空位比例修復(fù),形成較穩(wěn)定的晶型。于此類似的是,在低濃度Nb摻雜的陶瓷樣品中相變均沒有發(fā)生可逆現(xiàn)象,而在高濃度Nb摻雜的樣品相變可逆。
【關(guān)鍵詞】：BNT-BKT陶瓷 低壓電場(chǎng) 電致相變 相變可逆 Nb摻雜
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-27
• 1.1 BNT-BKT陶瓷簡(jiǎn)介10-16
• 1.1.1 鈦酸鉍鈉陶瓷10-12
• 1.1.2 鈦酸鉍鉀陶瓷12
• 1.1.3 BNKT陶瓷制備方法12-13
• 1.1.4 BNKT陶瓷晶格結(jié)構(gòu)13-14
• 1.1.5 BNKT陶瓷摻雜改性14-16
• 1.2 電致相變現(xiàn)象及材料16-23
• 1.2.1 金屬材料17-18
• 1.2.2 陶瓷材料18-20
• 1.2.3 高分子材料20-21
• 1.2.4 電致相變應(yīng)用21-23
• 1.3 電致相變機(jī)理23-26
• 1.3.1 Peierls機(jī)制23-24
• 1.3.2 Mottn-Hubbard機(jī)制24-25
• 1.3.3 動(dòng)態(tài)平衡場(chǎng)理論25-26
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及目的26-27
• 1.4.1 本文研究?jī)?nèi)容26
• 1.4.2 本文研究目的26-27
• 2 NBT-KBT的制備及檢測(cè)27-31
• 2.1 樣品制備27-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備27-28
• 2.1.2 樣品制備工藝28-30
• 2.2 陶瓷樣品結(jié)構(gòu)檢測(cè)30-31
• 2.2.1 相組成分析30
• 2.2.2 顯微組織分析30
• 2.2.3 密度檢測(cè)30-31
• 2.2.4 線收縮率31
• 2.2.5 綜合熱分析31
• 3 電場(chǎng)對(duì)(1-x)NBT-x KBT的結(jié)構(gòu)及晶相影響31-49
• 3.1 引言31-32
• 3.2 (1-x)NBT-x KBT的結(jié)構(gòu)及晶相32-37
• 3.2.1 陶瓷晶相研究32-33
• 3.2.2 陶瓷微觀結(jié)構(gòu)33-35
• 3.2.3 陶瓷樣品相對(duì)密度與收縮率35-36
• 3.2.4 熱分析36-37
• 3.3 電壓誘導(dǎo)(1-x)NBT-x KBT相變37-48
• 3.3.1 電場(chǎng)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響38-42
• 3.3.2 電場(chǎng)誘導(dǎo)相變的閥值42-44
• 3.3.3 電致相變自恢復(fù)性研究44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4. Nb摻雜(1-x)NBT-xKBT低壓相變49-61
• 4.1 低濃度Nb摻雜(1-x)NBT-xKBT低壓相變49-56
• 4.1.1 低濃度Nb摻雜對(duì)BNKT晶體相結(jié)構(gòu)的影響49-51
• 4.1.2 Nb摻雜對(duì)晶體形貌的影響51-52
• 4.1.3 低濃度Nb摻雜對(duì)電場(chǎng)誘導(dǎo)相變的影響52-56
• 4.2 高濃度Nb摻雜(1-x)NBT-x KBT低壓相變56-57
• 4.2.1 Nb摻雜對(duì)BNKT陶瓷相結(jié)構(gòu)的影響56
• 4.2.2 電場(chǎng)下高濃度Nb摻雜BNKT陶瓷晶格結(jié)構(gòu)變化56-57
• 4.3 Nb摻雜BNKT電致相變可逆性57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 5. 結(jié)論與展望61-64
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72

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7 陳

本文編號(hào)：1127921