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铋层状无铅压电陶瓷材料的掺杂改性研究

作　者: 郑夏莲
导　师: 黄新友
学　校: 江苏大学
专　业: 材料学
关键词: 铋层状结构 铁电 CBT-基陶瓷 介电性能 压电陶瓷
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 248次
引　用: 2次
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内容摘要


铋层状压电陶瓷由于其固有的特点特别适合于高温、高频场合使用。然而由其晶体结构特性决定这类陶瓷的压电活性较低。本论文采用正交设计实验、在改进工艺的基础上用La（OH）3单因素变量法掺杂实验、WO3单因素变量法掺杂实验研究了各组分对钛酸铋钙(CaBi4Ti4O15，简写成CBT)基铁电陶瓷介电性能、显微结构、烧结温度、铁电性能和压电性能的影响，探讨了各组分对CBT基铁电陶瓷性能的影响机理，为研制无铅压电陶瓷用的材料提供了依据。同时研究了（LiCe）复合取代铁电体CBT中位于A位的Ca原子，获得了压电系数明显改善的铋层状结构压电陶瓷。利用XRD，SEM等测试手段对材料晶体结构，晶粒形貌等影响材料性能的因素进行了分析。利用EDS初步对La能否取代铋层状结构的A位原子进行了探讨。采用正交设计以及配方优化方案，探讨了配方及烧成温度对CBT-基无铅压电陶瓷的介电性能和压电性能的影响，并确定最佳配方。在最佳配方的基础上，探讨了预烧温度、保温时间、球磨时间、烧结方式等工艺条件对其性能的影响。实验结果表明，固相反应法制备CBT-基陶瓷的最佳工艺条件为预烧温度为850℃，保温时间为3h；球磨时间为8h；Bi2O3含量需过量10％；烧结方式是用Al2O3密封埋烧。所制备的CBT-基铁电陶瓷性能最好。在最佳的配方和最佳的工艺参数的基础上，研究不同的La（OH）3量对钛酸铋钙基陶瓷的性能和显微结构的影响，研制出烧结温度为1130℃，介电常数为166.85，介质损耗为0.0063，压电常数d33为11pc／N，2Pr为36.3μC／cm2，2Ec为236 KV／cm的无铅压电陶瓷，此陶瓷材料是一种有潜力的铁电材料。采用WO3单因素进行改性，研制出烧结温度为1120～1140℃，介电常数为183.15，介质损耗为0.00446，压电常数d33为14pc／N，剩余极化2Pr为26.7μC／cm2，和矫顽场2Ec为220KV／cm的无铅压电陶瓷。采用（LiCe）复合取代A位的Ca离子，研制出介电常数为176.52，介质损耗为0.00579，压电常数d33为13pc／N的无铅压电陶瓷。

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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
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