發(fā)布時間：2020-03-30 00:10

【摘要】：鐵電壓電陶瓷是將電能和機械能進行相互轉(zhuǎn)化的功能陶瓷,應(yīng)用十分廣泛。過去幾十年,以PZT為代表的含鉛壓電陶瓷牢牢占據(jù)著壓電陶瓷市場,雖然其有優(yōu)異的性能,但容易對環(huán)境造成污染,因此研究高性能無鉛壓電陶瓷性能具有重大的意義。x(Ba0.7Ca0.3)Ti O3-(1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(簡稱為x BCT-(1-x)BZT或者BCZT)陶瓷具有優(yōu)異的電學(xué)性能和環(huán)保性,但燒結(jié)溫度過高,成本高,經(jīng)濟效益低是限制其廣泛應(yīng)用的難點。學(xué)者們通過多年研究發(fā)現(xiàn),BCZT無鉛壓電陶瓷在準(zhǔn)同型相界附近具有巨壓電系數(shù),合適的助燒劑能降低BCZT的最佳燒結(jié)溫度,并在一定程度上提高BCZT陶瓷的電學(xué)性能。本文利用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法制備了0.48[(Ba0.7Ca0.3)Ti O3]-0.52[Ba(Zr0.2Ti0.8)O3]陶瓷,探究1350℃-1450℃范圍的燒結(jié)特性和介電、壓電、鐵電性能。結(jié)果表明,1350℃、1370℃、1430℃、1450℃燒結(jié)的樣品均為純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),無雜相,1390℃燒結(jié)的樣品和1410℃燒結(jié)的樣品有焦綠石相產(chǎn)生。1430℃燒結(jié)的樣品性能最優(yōu):其密度為5.267g/cm3、剩余極化強度為10.24μC/cm2、壓電常數(shù)(d33)為413 p C/N、逆壓電常數(shù)為790 pm/V。在此基礎(chǔ)上,本文選用Li Nb O3和Na Cl作為助熔燒結(jié)劑,探索了不同濃度摻雜對0.48[(Ba0.7Ca0.3)Ti O3]-0.52[Ba(Zr0.2Ti0.8)O3]陶瓷樣品燒結(jié)特性和電學(xué)性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),0.2wt%的Li Nb O3助燒劑摻雜,能夠?qū)CZT陶瓷體系的最佳燒結(jié)溫度從1430℃降低到1370℃:此時晶粒生長均勻,密度為5.472 g/cm3、壓電系數(shù)(d33)為502 p C/N、最大極化強度(Pmax)為16.9μm/cm2、剩余極化強度(Pr)為9.9μm/cm2、矯頑場(Ec)為3.32 k V/cm、逆壓電系數(shù)(d33*)為837pm/V。0.4wt%的Na Cl助燒劑摻雜,能夠?qū)CZT陶瓷體系的最佳燒結(jié)溫度從1430℃降低到1410℃:此時晶粒生長均勻,晶粒之間有明顯的液相產(chǎn)生,密度為5.472g/cm3、壓電系數(shù)(d33)為462p C/N、最大極化強度(Pmax)為16.6μm/cm2、剩余極化強度(Pr)為11.2μm/cm2、矯頑場(Ec)為3.28 k V/cm、逆壓電系數(shù)(d33*)為852 pm/V。
【圖文】：

(a) (b)圖 1-1 鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)示意圖[16]Fig 1-1 The structure diagram of Barium titanate crystalCT-yBZT 無鉛壓電陶瓷作為現(xiàn)今研究和關(guān)注的熱點，就是以來的固溶體。酸鋇陶瓷的制備：通常是用碳酸鋇(BaCO3)和二氧化鈦（TiO2）

圖 1-2 KNN 陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖[8]Figure 1-2 The structure diagram of KNN ceramics酸鉀鈉（KNbO3-NaNbO3，KNN）是 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)現(xiàn)的二元固有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，如圖 1-2 所示，這是 KNN 陶瓷性能被研究的開端[9]。N 的摻雜改性被研究，也使堿金屬鈮酸鹽陶瓷的性能得到改善[10]。K有以下特征：介電常數(shù)較低，壓電性能高，頻率常數(shù)較大，，密度較小
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ174.1

【參考文獻】

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本文編號：2606720