钛酸钡基无铅陶瓷的电性能研究
功能陶瓷作为一类很重要的基础材料，已经广泛用于日常生活的各个领域。传统的PZT陶瓷也因其具有优良的压电性能和成熟的制备工艺而被大量应用。随着人类对环境的重视，新型无铅陶瓷的研发已成为成为一项紧迫而有重大意义的课题。其中BaTiO3（BT）和（Bi0.5Na0.5）TiO3（BNT）以其优良电性能而受到了越来越多的关注，本文以传统的固相反应法制备了富含BT的BT和BNT的复合陶瓷，并研究了陶瓷的相结构，表面形貌，介电和铁电特性。
本文制备了0.94BaTiO3-（0.06-x）Bi0.5Li0.5TiO3-xBi0.5Na0.5TiO3（x=0，0.015，0.03，0.045，0.06）陶瓷。XRD研究表明所有样品是钙钛矿结构，且具有较强的（111）晶粒取向。从介温特性可以看出随着BNT掺入量的增多而居里温度增大，当x为0.06时，居里温度为163℃。所有样品都展现了很好的铁电特性，其中Pr和Ec分别可达35.6μC/c㎡和7.9kV/cm。
为了更好地了解BNT对陶瓷的影响，进一步提高BT的居里温度，我们制备了BT-100xBNT（x=0，0.05，0.1，0.15，0.2）陶瓷。结果表明BNT对陶瓷的电性能有很大的影响，起到了一个“补偿”的作用。XRD表明所有样品是钙钛矿结构，室温下系统为四方相，晶格常数随BNT的变化而变化。室温下，介电常数随BNT掺入量的增多或者频率的增加而减小。对于BT-20BNT陶瓷，其居里温度为158□，弥散指数γ为1.53。从电滞回线看出，矫顽场Ec随BNT的增加逐渐变大，当掺杂0.2mol时，Pr和Ec分别为8.62μC/c㎡和23.25kV/cm。
我们还对Ba（Zr0.06Ti0.94）O3进行掺Mn改性，制备了Ba（Zr0.06Ti0.94）O3-xmol％MnO2（x=0，1and2，简称为BZT6-xMn，）陶瓷，研究了Mn掺杂对陶瓷的各种性能的影响。结果显示Mn掺杂对BZT6陶瓷的表面形貌，结构，介电及铁电特性都具有很大的影响。XRD表明所有样品具有钙钛矿结构，在室温下是正交相。从SEM可以看出随着Mn的掺入晶粒尺寸不断减小。通过介温曲线发现Mn的增多使最大介电常数大幅度减小，而对居里温度却没有很大影响。在铁电性能研究中，发现BZT6-2Mn为一个类双滞回线的图谱。我们利用了氧空位的钉扎效应和缺陷偶极子模型对上述现象进行了解释。
钛酸钡基无铅陶瓷;固相反应法;介电特性;铁电特性;相结构
广东工业大学
硕士
物理电子学
唐新桂
2009
中文
TQ174.13
50
2009-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）