本文關(guān)鍵詞：BT-CT-BZ無鉛壓電陶瓷的制備及摻雜改性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文由三部分構(gòu)成。第一部分通過檸檬酸鹽法制備1 wt%鋰鹽摻雜的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.10)O3(BCZT)陶瓷。系統(tǒng)地研究了前驅(qū)體制備工藝、合成溫度對(duì)Li摻雜BCZT陶瓷相結(jié)構(gòu)、微觀形貌和電學(xué)性能的影響。根據(jù)BCZT前驅(qū)體的熱重-差熱分析得出BCZT粉體的煅燒溫度在600~700℃。XRD分析表明,檸檬酸鹽法制備的Li摻雜BCZT粉體在700℃以下煅燒即可形成純的鈣鈦礦結(jié)構(gòu),燒成的BCZT陶瓷為正交相與四方相共存的相結(jié)構(gòu)。檸檬酸鹽法制備的Li摻雜BCZT陶瓷呈現(xiàn)優(yōu)良的電學(xué)性能。700℃煅燒1500℃燒結(jié)的Li摻雜BCZT陶瓷具有最佳的介電、鐵電和壓電性能。本文使用靜態(tài)法計(jì)算熱釋電系數(shù),研究了煅燒溫度對(duì)Li摻雜BCZT陶瓷熱釋電性能的影響。650℃煅燒1500℃燒結(jié)的Li摻雜BCZT陶瓷具有最佳的熱釋電性能。第二部分通過傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備1 mol%Sr和1 mol%Sn共摻雜的(Ba0.84Ca0.15Sr0.01)(Ti0.90Zr0.09Sn0.01)O3(BCSTZS)陶瓷。詳細(xì)地研究了燒結(jié)溫度對(duì)BCSTZS陶瓷結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。XRD分析表明,BCSTZS陶瓷在室溫下為正交相與四方相共存的相結(jié)構(gòu)。隨著燒結(jié)溫度從1400℃升高至1550℃,BCSTZS陶瓷的致密度逐漸增加,微觀結(jié)構(gòu)變得致密,同時(shí)介電、鐵電、壓電性能均有不同程度的提升。1550℃燒結(jié)制備的BCSTZS陶瓷具有高壓電常數(shù)(d33=514 pC/N)與高熱釋電系數(shù)(p=1116.7μC/K·m2)。環(huán)境溫度會(huì)對(duì)BCSTZS陶瓷的場致應(yīng)變和壓電性能產(chǎn)生較大影響,BCSTZS陶瓷的使用溫度在70℃以下。第三部分探討了拉曼光譜在鐵電材料相變研究中的應(yīng)用。通過升溫拉曼光譜證實(shí)Li摻雜BCZT陶瓷和BCSTZS陶瓷在室溫附近發(fā)生正交鐵電相-四方鐵電相的鐵電相變、在居里溫度附近(85℃)發(fā)生四方鐵電相-立方順電相鐵電相變;極化后的0.5 mol%Mn摻雜的0.35Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.35Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3(PIMNT-Mn)單晶在130℃、148℃、居里溫度(183℃)分別發(fā)生三方鐵電相-單斜鐵電相、單斜鐵電相-四方鐵電相、四方鐵電相-立方順電相鐵電相變。PIMNT-Mn單晶的介電溫譜,d?/d T、相位角?、諧振頻率f與溫度的關(guān)系,不同溫度下的S-E曲線,進(jìn)一步證明發(fā)生了鐵電相變。通過對(duì)BCZT基陶瓷相結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的分析,其優(yōu)良的壓電性能、熱釋電性能主要和室溫附近的正交鐵電相與四方鐵電相共存有關(guān)。BCZT基陶瓷具有堪比PZT基陶瓷的壓電性能,是極具應(yīng)用前景的新型無鉛陶瓷。
【關(guān)鍵詞】：BCZT 檸檬酸鹽法 固相反應(yīng)法 多晶型相變 拉曼光譜
【學(xué)位授予單位】：常州大學(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】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 無鉛壓電陶瓷的研究背景和意義10
• 1.2 BCZT陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能10-13
• 1.3 國內(nèi)外BCZT陶瓷制備技術(shù)的研究進(jìn)展13-14
• 1.3.1 溶膠-凝膠法13
• 1.3.2 水熱法13-14
• 1.3.3 檸檬酸鹽法14
• 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容14-16
• 2 BCZT陶瓷的制備及性能研究16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器16-17
• 2.3 實(shí)驗(yàn)主要藥品17-18
• 2.4 樣品制備工藝流程18-19
• 2.5 樣品的表征19-22
• 2.5.1 樣品的相組成和致密度分析19
• 2.5.2 熱重-差熱分析19
• 2.5.3 粒度分析19
• 2.5.4 BET比表面積分析19
• 2.5.5 微觀結(jié)構(gòu)表征19
• 2.5.6 拉曼光譜測試19-20
• 2.5.7 樣品性能測量20-22
• 3 檸檬酸鹽法制備BCZT陶瓷22-51
• 3.1 BCZT前驅(qū)體的熱重-差熱分析22-23
• 3.2 BCZT粉體的XRD分析23
• 3.3 BCZT粉體的粒度與微觀形貌23-28
• 3.4 BCZT陶瓷的結(jié)構(gòu)和密度28-30
• 3.5 BCZT陶瓷的電阻率30
• 3.6 BCZT陶瓷的介電性能30-36
• 3.7 BCZT陶瓷的鐵電性能36-40
• 3.8 BCZT陶瓷的壓電性能40-43
• 3.9 BCZT陶瓷的熱釋電電性能43-51
• 4 固相法制備Sr、Sn共摻雜BCZT陶瓷51-76
• 4.1 BCSTZS陶瓷的XRD分析與形貌觀察51-54
• 4.2 BCSTZS陶瓷的介電性能54-60
• 4.3 BCSTZS陶瓷的鐵電性能60-67
• 4.3.1 BCSTZS陶瓷的電滯回線60-64
• 4.3.2 BCSTZS陶瓷的場致應(yīng)變64-67
• 4.4 BCSTZS陶瓷的壓電性能67-71
• 4.5 BCSTZS陶瓷的熱釋電性能71-76
• 5 拉曼光譜在鐵電材料相變研究中的應(yīng)用76-92
• 5.1 Li摻雜BCZT陶瓷的拉曼光譜76-80
• 5.2 BCSTZS陶瓷的拉曼光譜80-84
• 5.3 Mn摻雜PIN-PMN-PT單晶的拉曼光譜84-87
• 5.4 鐵電相變的電學(xué)性能佐證87-92
• 6 結(jié)論和展望92-95
• 6.1 結(jié)論92-93
• 6.2 展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-102
• 攻讀學(xué)位期間研究成果102-104
• 致謝104

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本文編號(hào)：281668