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充满型钨青铜铌酸盐陶瓷的结构与性能

作　者: 白阳
导　师: 陈湘明
学　校: 浙江大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 钨青铜 铌酸盐 介电弛豫 铁电相变
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文系统地研究了充满型钨青铜铌酸盐陶瓷的结构、介电铁电性能以及磁学性能,着重讨论了A位离子和引入磁性元素对其结构与性能的影响,揭示了其铁电相变与介电弛豫的变化规律及其结构根源。在Sr4(La1-xSmx)2Ti4Nb603o(x=0.25,0.5,0.75)体系中,所有成分在室温下为四方钨青铜结构,空间群为P4bm。通过计算电负性和许容因子,得知随着Sm含量的增加,钨青铜结构的稳定性逐渐降低。在所有的成分中都观察到三个低温介电弛豫。随着x的增加,A1位和A2位的离子半径差增加,陶瓷的有序度逐渐增加,弛豫铁电相变峰逐渐减弱而正常铁电相变峰逐渐增强,直到x=1时完全变为正常铁电相变峰。介电弛豫峰值对应的温度与频率的关系符合Vogel-Fulcher公式,说明极化微畴存在并具有类似于自旋玻璃态的特征。与B-位离子无序相关的介电弛豫有较大的弛豫激活能,而与氧八面体的非公度倾斜有关的介电弛豫的激活能较小Ba5NdFe1.5Nb8.5O30陶瓷在室温下具有四方钨青铜结构,空间群为P4bm.在温度区间163-623 K内有两个明显的介电弛豫,在两者之间存在着一个几乎不随温度变化的介电常数平台。其中,在温度区间为163 K至410 K的介电弛豫符合德拜弛豫,激活能为0.19 eV,是偏离八面体中心的Fe/Nb离子的重新取向和电荷跳跃共同作用的结果,而高温(550-623 K)的介电弛豫则归因于Maxwell-Wagner效应。电滞回线的测试表明Ba5NdFe1.5Nb8.5O30陶瓷在室温下具有较弱的铁电性,剩余极化强度Pr= 1.0μC/cm2,这与它们非中心对称的结构和偏离氧八面体中心的B位离子沿c轴的位移相一致。磁性测试证明Ba5NdFe1-5Nb8.5030陶瓷在10 K为顺磁性。Ba5SmFe1.5Nb8.5O30陶瓷在室温下具有四方钨青铜结构,空间群为P4bm。在温度区间174-623 K内同样有两个明显的介电弛豫,在两者之间也存在着一个几乎不随温度变化的介电常数平台。其中,在温度区间为174 K至450 K的介电弛豫符合德拜弛豫,激活能为0.23 eV,是偏离八面体中心的Fe/Nb离子的重新取向和电荷跳跃共同作用的结果,而高温(550-623 K)的介电弛豫则归因于Maxwell-Wagner效应。电滞回线的测试表明Ba5SmFe1.5Nb8.5O30陶瓷在室温下具有较弱的铁电性,剩余极化强度Pr= 2.0μC/cm2,这与它们非中心对称的结构和偏离氧八面体中心的B位离子沿c轴的位移相一致。磁性测试证明Ba5SmFe1.5Nb8.5O30陶瓷在10 K为顺磁性。一定温度范围内具有较高的几乎不随温度变化的介电常数和室温铁电性预示着Ba5NdFel.5Nb8.5030和Ba5SmFe1.5Nb8.5030陶瓷在温度补偿电容器等电子元件中有着潜在应用。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-24
  1.1 引言  11-12
  1.2 铁电基础理论  12-19
    1.2.1 铁电相变基础  12-14
    1.2.2 弛豫型铁电体  14-19
  1.3 钨青铜型介质陶瓷  19-23
    1.3.1 钨青铜结构  19-20
    1.3.2 完全充满型钨青铜  20-21
    1.3.3 非充满型钨青铜  21
    1.3.4 充满型钨青铜  21-23
  1.4 本课题的提出及研究内容  23-24
第二章 Sr_4(La_(1-x)Sm_x)_2Ti_4Nb_6O_(30)的介电弛豫和铁电相变  24-36
  2.1 前言  24-25
  2.2 试样制备与测试  25-27
    2.2.1 试样制备  25-26
    2.2.2 结构与性能表征  26-27
  2.3 实验结果与讨论  27-35
    2.3.1 烧结特性  27
    2.3.2 相结构和微结构分析  27-30
    2.3.3 介电与铁电性能  30-35
  2.4 小结  35-36
第三章 Ba_5NdFe_(1.5)Nb_(8.5)O_(30)陶瓷的介电铁电性能和磁学性能  36-49
  3.1 前言  36
  3.2 试样制备与测试  36-38
    3.2.1 试样制备  36-37
    3.2.2 结构与性能表征  37-38
  3.3 实验结果与讨论  38-47
    3.3.1 烧结特性  38-39
    3.3.2 相结构和微结构分析  39-42
    3.3.3 介电与铁电性能  42-47
    3.3.4 磁学性能  47
  3.4 小结  47-49
第四章 Ba_5SmFe_(1.5)Nb_(8.5)O_(30)陶瓷的介电铁电性能和磁学性能  49-62
  4.1 前言  49
  4.2 试样制备与测试  49-51
    4.2.1 试样制备  49-50
    4.2.2 结构与性能表征  50-51
  4.3 实验结果与讨论  51-60
    4.3.1 烧结特性  51-52
    4.3.2 相结构和微结构分析  52-55
    4.3.3 介电与铁电性能  55-60
    4.3.4 磁学性能  60
  4.4 小结  60-62
第五章 结论  62-64
参考文献  64-72
致谢  72-73
个人简历  73-74
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 基础理论
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