多鐵性材料因不同鐵性序參量(尤以鐵電序和鐵磁序為重要)之間存在耦合與相互調(diào)制使其在能量轉(zhuǎn)換、信息存儲等眾多領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值,得到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注與研究。通常的多鐵性材料分單相和復(fù)相兩種類型。本征單相多鐵性材料往往需要極低溫條件才能顯現(xiàn)其多鐵性能;復(fù)相多鐵材料序參量間的耦合需借助兩相界面的應(yīng)力傳遞,界面應(yīng)力的穩(wěn)定性和持久性較差,在應(yīng)用中必然造成疲勞失效。特別在復(fù)合多鐵薄膜中,剛性基體對薄膜的夾持作用導(dǎo)致應(yīng)力傳遞異常困難。針對上述問題,本文利用多種金屬離子源的溶膠-凝膠工藝配制穩(wěn)定復(fù)合凝膠,設(shè)計一種具有鐵磁相鑲嵌于連續(xù)性鐵電相基體之中的復(fù)合形式,并在界面處實現(xiàn)兩相的共格連接,進(jìn)而得到介于上述兩種方式之間的類單相的新型Bi3.i5Nd0.85Ti3O12/CoFe2O4(BNdT/CFO)復(fù)合陶瓷。本課題從復(fù)合凝膠的晶化行為、共格界面的形成機(jī)制、復(fù)合陶瓷的燒結(jié)致密化及共格相界面對復(fù)合陶瓷物理性能影響等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明,采用乙二醇為溶劑,醋酸為催化劑,利用(次)硝酸鹽部分替代金屬醇鹽可制備穩(wěn)定的BNdT/CFO混合凝膠。采用兩步法煅燒工藝,得到原位自分離的兩相復(fù)合陶瓷粉體...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 多鐵性材料的研究進(jìn)展
        1.2.1 單相多鐵性材料
        1.2.2 復(fù)合多鐵性材料
        1.2.3 復(fù)合多鐵性材料的界面問題及相關(guān)理論研究
        1.2.4 文獻(xiàn)綜述簡析
    1.3 課題選用材料的結(jié)構(gòu)及性能論述
        1.3.1 Bi₄Ti₃O₁₂的結(jié)構(gòu)及性能
        1.3.2 CoFe₂O₄結(jié)構(gòu)與性能
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及研究方法
    2.1 Sol-Gel法制備復(fù)相陶瓷粉體的原始材料
    2.2 材料制備工藝
        2.2.1 Sol-Gel法制備Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄粉體
        2.2.2 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄陶瓷塊體制備
    2.3 組織結(jié)構(gòu)及性能表征的分析方法
        2.3.1 熱物分析表征
        2.3.2 組織結(jié)構(gòu)表征
        2.3.3 振動光譜分析
        2.3.4 PFM壓電原子力顯微鏡分析
        2.3.5 磁電性能分析
第3章 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合陶瓷粉體及晶化過程
    3.1 復(fù)合溶膠-凝膠的配制及質(zhì)量控制
        3.1.1 復(fù)合溶膠原料組分選擇
        3.1.2 復(fù)合溶膠凝膠質(zhì)量控制
    3.2 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合凝膠晶化分析
        3.2.1 TG-DTA分析
        3.2.2 不同溫度煅燒粉體的X射線分析
        3.2.3 不同溫度煅燒粉體的紅外光譜分析
        3.2.4 不同溫度煅燒粉體微觀形貌演變
        3.2.5 不同溫度煅燒粉體的磁性能
    3.3 晶化Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合粉體的介電性能分析
        3.3.1 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO復(fù)合粉體的室溫介電性能
        3.3.2 晶化后 0.5BNdT-0.5CFO復(fù)合粉體的介溫譜分析
    3.4 關(guān)于復(fù)合陶瓷粉體晶化過程的討論
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合陶瓷致密化及動力學(xué)過程
    4.1 復(fù)合陶瓷粉體燒結(jié)收縮性表征
        4.1.1 煅燒后陶瓷粉體的同步熱分析
        4.1.2 陶瓷素坯燒結(jié)收縮的過程研究
    4.2 燒結(jié)溫度對陶瓷致密度的影響
    4.3 燒結(jié)溫度與物相結(jié)構(gòu)演變
    4.4 陶瓷致密化過程中的微觀形貌表征
        4.4.1 熱蝕法對陶瓷微觀結(jié)構(gòu)的研究
        4.4.2 化學(xué)腐蝕法對陶瓷微觀結(jié)構(gòu)的研究
    4.5 復(fù)合陶瓷致密化的影響因素討論及動力學(xué)
    4.6 致密化陶瓷的鐵電性能表征
    4.7 本章小結(jié)
第5章 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合陶瓷共格相界面及對性能的影響
    5.1 復(fù)合陶瓷中的共格相界面
        5.1.1 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷的顯微形貌
        5.1.2 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷晶粒成分分析
        5.1.3 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷物相分析
        5.1.4 TEM/HRTEM分析復(fù)合陶瓷相界面
        5.1.5 (1-x) BNdT- x CFO復(fù)合陶瓷拉曼光譜分析
    5.2 共格相界面對復(fù)合陶瓷性能的影響
        5.2.1 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷鐵電性能
        5.2.2 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷室溫介電性能
        5.2.3 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷磁性
    5.3 溫度對共格相界面與復(fù)合陶瓷性能影響
        5.3.1 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷介溫性能
        5.3.2 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷阻抗研究
        5.3.3 BNdT/CFO復(fù)合陶瓷共格相界面的熱匹配性
    5.4 關(guān)于共格相界面的討論
    5.5 本章小結(jié)
第6章 Bi_3.15Nd_0.85Ti₃O₁₂/CoFe₂O₄復(fù)合陶瓷的電疇及微觀極化
    6.1 BNdT中電疇的理論組態(tài)
    6.2 化學(xué)腐蝕法研究BNdT電疇
    6.3 壓電原子力顯微鏡(PFM)研究BNdT電疇
    6.4 TEM超點陣觀察BNdT電疇
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3932250