資源描述：
《Nb＋摻雜改性CaBiTiO壓電陶瓷的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、Nb5＋摻雜改性CaBi4Ti4O15壓電陶瓷的研究第32卷第2期2011年6月《陶瓷》JOURNAL0FCERAMICSVo1.32.No.2Jim.2011文章編號:1000—2278(2011)02—0224-04Nb摻雜改性CaBi4Ti4O5壓電陶瓷的研究洪燕李月明沈宗洋王竹梅廖潤華李潤潤劉虎(景德鎮(zhèn)陶瓷學院材料科學與工程學院,江西省先進陶瓷材料重點實驗室,江西景德鎮(zhèn)333403)摘要采用傳統(tǒng)固相燒結法,制備了CaBi4Ti(O.(x=0.00—0.05,CBT-N)系鉍層狀結構無鉛壓電陶瓷.研究了Nb叫參雜對CBT壓電陶瓷壓電與介電性能的影響.研究結果表明:添加Nb離子,改善了C
2、BT陶瓷的燒結特性,提高了瓷體的致密度.NbD的引入降低了CBT系列陶瓷的介質(zhì)損耗,改善了陶瓷的壓電與介電性能.當摻入量x--O.04(CaBicTi0)時制備的CBT基鉍層狀壓電陶瓷具有優(yōu)異的壓電性能:d.~=14pC/N,Q~=3086,8,=212,tan8=0.0041,k]kp=1.681.關鍵詞鉍層狀;介電性能;壓電性能;Cam,T1申圖分類號:TQ174.75文獻標識碼:A陶瓷,并研究其介電性能和壓電性能的變化規(guī)律.0前言鉍層狀結構材料因其具有居里溫度高,介質(zhì)損耗低,介電擊穿強度大,各向異性大,電阻率高等優(yōu)點,適合應用于高溫,高頻無鉛壓電陶瓷領域n州.鉍層狀結構化合物晶體結構是
3、BiO22+層和包含有Bo6八面體偽鈣鈦礦層有規(guī)則的相互交疊而成,它的通式為:(Bi202)NA~-,Bm0.)扣.式中:A為一價,二價,三價離子或其混合離子,B為四價,五價或六價離子,m=l一5之間的整數(shù),對應于偽鈣鈦結構BO八面體的層數(shù).CaBiiTi40(CBT)是一種典型的m=4的鉍層狀結構無鉛壓電陶瓷材料.單純的CBT居里溫度高(775oC),但機電耦合系數(shù)小(<l0%),壓電常數(shù)小(一7pC/N)f”,為了克服這一缺點,對該類陶瓷進行了大量摻雜改性研究,包括SP[41,Cu刪,Mn[61,(Li,Na,I【+,Ce,~)tn,w嘲對(AlBmO1)的A位,B位和A)B位進行
4、取代.N為高價B位取代,當摻雜量較小時聊,可以降低氧空位濃度,使電導率急劇下降,從而保證材料得到充分極化,可以有效改善CBT陶瓷的壓電與介電性能.可對于Nb摻雜改性CBT陶瓷的物相,顯微結構及其壓電和介電性能變化規(guī)律的研究還不完全.因此本文采用Nb高價B位摻雜CBT收稿日期:2010-12—22通訊聯(lián)系人:洪燕,E—mail:hongyanwendyll17@163.com1實驗采用固相普通燒結工藝制備了CaBi4Ti40l5+xmolNbzO5(CBT-N,x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)無鉛壓電陶瓷.將分析純Bi20,TiO,CaCO.,Nb20按照相應化
5、學計量比稱量,其中Bi.O.過量8%-10%,行星球磨8h混合均勻.混合好的物料,在850-900℃保溫2h預燒后再球磨8h,添加PVA造粒,壓制(12MPa)成直徑為10mill,厚度為lmin的圓片.圓片在600oC保溫2h排膠后于1000～l150℃保溫3h燒結,將燒結好的陶瓷圓片上下兩面磨平,被銀,在850oC燒銀.置于180℃的硅油中,施加3-8kV/mm極化20min,放置24h后測其各項電性能.用Archimedes排水法測試陶瓷的密度.在_3A型d測量儀上測量d值.利用X射線粉末衍射儀(08Advance,Brukeraxs)表征陶瓷的相結構.通過掃描電子顯微鏡(SEM)(J
6、SM-6799F,Japan>觀察陶瓷的表面形貌,使用精密阻抗分析儀(HP4294A,AgilentTechnologies,Inc,USA)通過諧振和反諧振法測量CBT-N陶瓷徑向面機電耦合系數(shù)(kD),厚度機電耦合系數(shù)(kO和機械品質(zhì)因數(shù)(Q,并測量其介溫曲線.《陶瓷))2011年第2期∞jo盤璺2-theta圖1CBT—N樣品的XRD圖譜Fig.1XRDpatternsofCBT-Nceramics圖2CBT—N陶瓷燒結溫度隨摻雜量X變化曲線Fig.2SinteringtemperatureofCBT—Nceramics(x=0.00—0.05)圖3CBT—N陶瓷x=0.01(a
7、),x=0.02(b),x=0.O4(c)拋光熱腐蝕表面SEM照片F(xiàn)ig.3SEMimagesforpolishedandthermallyetchedsurfacesofCBT-Nceramics:x=0.01(a),x=0.02(b),X-O.04(c)2結果分析與討論2.1微結構分析圖l是CBT-N樣品預燒粉末XRD圖譜.從圖可知,樣品經(jīng)過預燒均已生成正交相CaBi4TiO基陶瓷粉體.所有樣品的最強峰均
