本文關(guān)鍵詞：鋯鈦酸鋇鈣無(wú)鉛壓電陶瓷的制備及摻雜改性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓電陶瓷因其壓電特性在人類(lèi)生產(chǎn)生活中占有極其重要的地位,BCZT無(wú)鉛壓電陶瓷由于其優(yōu)秀的壓電性能和對(duì)人類(lèi)環(huán)境生態(tài)友好的特性,受到了越來(lái)越多的重視。但BCZT無(wú)鉛壓電陶瓷的燒結(jié)溫度過(guò)高、居里溫度太低等問(wèn)題仍然沒(méi)能得到很大的改進(jìn)。本文采用傳統(tǒng)固相法制備BCZT無(wú)鉛壓電陶瓷,分別研究了Nd2O3、Co2O3、Bi2O3、BiFe O3和Li2CO3摻雜對(duì)BCZT無(wú)鉛壓電陶瓷相結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、電性能和居里溫度的影響,具體內(nèi)容如下:(1)摻入Nd2O3沒(méi)有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu),BCZT基無(wú)鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸先增大后減小,隨著Nd2O3的增加,BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電損耗(tanδ)和居里溫度(Tc)分別先增大后減小,而密度(ρ)和介電常數(shù)(εr)先減小后增大。當(dāng)Nd2O3的摻雜量為0.2 wt.%時(shí),在1420℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無(wú)鉛壓電陶瓷綜合性能最佳:d33=228 pC/N,KP=38.9%,εr=2846,tanδ=0.018,Tc=101℃,ρ=4.805 g/cm3。(2)摻入Co2O3沒(méi)有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu),BCZT基無(wú)鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì),隨著Co2O3的增加,BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電常數(shù)(εr)和密度(ρ)分別先增大后減小,而介電損耗(tanδ)和居里溫度(Tc)一直減小。當(dāng)Co2O3的摻雜量為0.4 wt.%時(shí),在1360℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無(wú)鉛壓電陶瓷綜合性能最佳:d33=334 pC/N,KP=40.8%,εr=3593,tanδ=0.021,Tc=66℃,ρ=5.540 g/cm3。(3)摻入Bi2O3沒(méi)有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu),BCZT基無(wú)鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì),隨著B(niǎo)i2O3的增加,BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電常數(shù)(εr)和密度(ρ)分別先增大后減小,而介電損耗(tanδ)則一直增大,居里溫度(Tc)一直減小。當(dāng)Bi2O3的摻雜量x=0.002時(shí),在1450℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無(wú)鉛壓電陶瓷綜合性能最佳:d33=266 pC/N,KP=38.4%,εr=3096,tanδ=0.018,Tc=100℃,ρ=5.028 g/cm3。(4)摻入BiFe O3沒(méi)有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu),BCZT基無(wú)鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有減小趨勢(shì),隨著B(niǎo)iFeO3的增加,BCZT密度(ρ)和介電常數(shù)(εr)分別先增大后減小,壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)和居里溫度(Tc)分別一直減小,介電損耗(tanδ)則先減小后增大。當(dāng)BiFe O3的摻雜量為0.3 mol%時(shí),在1450℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無(wú)鉛壓電陶瓷綜合性能最佳:d33=307 pC/N,KP=30.8%,εr=2240,tanδ=0.029,Tc=100℃,ρ=4.892 g/cm3。(5)摻入Li2CO3沒(méi)有改變所制備(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的鈣鈦礦物相結(jié)構(gòu),BCZT基無(wú)鉛壓電陶瓷的晶粒尺寸有增大趨勢(shì),隨著Li2CO3的增加,BCZT壓電陶瓷的壓電常數(shù)(d33)、平面機(jī)電耦合系數(shù)(Kp)、介電常數(shù)(εr)和密度(ρ)分別先增大后減小,而介電損耗(tanδ)則先減小后增大,居里溫度(Tc)一直減小。當(dāng)Li2CO3的摻雜量為0.3 wt.%時(shí),在1100℃燒結(jié)制得的(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3無(wú)鉛壓電陶瓷綜合性能最佳:d33=134 pC/N,KP=35.1%,εr=1734,tanδ=0.028,Tc=87.4℃,ρ=5.480 g/cm3。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)鉛壓電陶瓷 鋯鈦酸鋇鈣 摻雜改性 壓電性能 介電性能 居里溫度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 引言12
• 1.2 壓電陶瓷12-19
• 1.2.1 壓電效應(yīng)12-14
• 1.2.2 壓電陶瓷的主要性能參數(shù)14-17
• 1.2.3 壓電陶瓷的應(yīng)用17-19
• 1.3 無(wú)鉛壓電陶瓷的研究現(xiàn)狀19-25
• 1.3.1 BaTiO_3基無(wú)鉛壓電陶瓷19-20
• 1.3.2 Bi_(1/2))Na_(1/2)TiO_3基無(wú)鉛壓電陶瓷20-21
• 1.3.3 K_(1/2)Na_(1/2)NbO_3基無(wú)鉛壓電陶瓷21-22
• 1.3.4 鎢青銅結(jié)構(gòu)無(wú)鉛壓電陶瓷22-24
• 1.3.5 鉍層狀結(jié)構(gòu)無(wú)鉛壓電陶瓷24-25
• 1.4 BCZT無(wú)鉛壓電陶瓷的研究現(xiàn)狀25-28
• 1.4.1 改變Ca或Zr的含量26
• 1.4.2 摻雜改性26-27
• 1.4.3 工藝改進(jìn)27-28
• 1.5 本課題研究?jī)?nèi)容28-29
• 第二章 無(wú)鉛壓電陶瓷制備與表征方法29-35
• 2.1 無(wú)鉛壓電陶瓷的制備過(guò)程29-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品與實(shí)驗(yàn)儀器31-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品31-32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器32-33
• 2.3 性能表征33-35
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌分析33
• 2.3.2 性能測(cè)試33-35
• 第三章 Nd_2O_3摻雜對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷性能的影響35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 Nd_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷物相結(jié)構(gòu)的影響35-36
• 3.3 Nd_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷表面形貌的影響36-37
• 3.4 Nd_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷密度的影響37-38
• 3.5 Nd_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷壓電和介電性能的影響38-40
• 3.6 Nd_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷居里溫度的影響40-41
• 3.7 本章小結(jié)41-43
• 第四章 Co_2O_3摻雜對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷性能的影響43-51
• 4.1 引言43
• 4.2 Co_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷物相結(jié)構(gòu)的影響43-44
• 4.3 Co_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷表面形貌的影響44-45
• 4.4 Co_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷密度的影響45-46
• 4.5 Co_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷壓電和介電性能的影響46-48
• 4.6 Co_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷居里溫度的影響48-49
• 4.7 本章小結(jié)49-51
• 第五章 Bi_2O_3摻雜對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷性能的影響51-58
• 5.1 引言51
• 5.2 Bi_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷物相結(jié)構(gòu)的影響51-52
• 5.3 Bi_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷表面形貌的影響52-53
• 5.4 Bi_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷密度的影響53-54
• 5.5 Bi_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷壓電和介電性能的影響54-56
• 5.6 Bi_2O_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷居里溫度的影響56-57
• 5.7 本章小結(jié)57-58
• 第六章 BiFeO_3摻雜對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷性能的影響58-66
• 6.1 引言58
• 6.2 BiFeO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷物相結(jié)構(gòu)的影響58-60
• 6.3 BiFeO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷表面形貌的影響60-61
• 6.4 BiFeO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷密度的影響61-62
• 6.5 BiFeO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷壓電和介電性能的影響62-63
• 6.6 BiFeO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷居里溫度的影響63-65
• 6.7 本章小結(jié)65-66
• 第七章 Li_2CO_3摻雜對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3無(wú)鉛壓電陶瓷性能的影響66-73
• 7.1 引言66
• 7.2 Li_2CO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷物相結(jié)構(gòu)的影響66-67
• 7.3 Li_2CO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷表面形貌的影響67-68
• 7.4 Li_2CO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷密度的影響68-69
• 7.5 Li_2CO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷壓電和介電性能的影響69-70
• 7.6 Li_2CO_3摻雜量對(duì)(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷居里溫度的影響70-72
• 7.7 本章小結(jié)72-73
• 第八章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與展望73-75
• 8.1 結(jié)論73-74
• 8.2 對(duì)今后工作的展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-82
• 研究生期間發(fā)表論文82

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