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《bspt高溫壓電陶瓷制備及摻雜改性研究 (1)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、摘要本工作選擇以高居里溫度固溶體鈦酸鉛一鈧酸鉍(BSPT)為基，采用固相反應(yīng)合成法制備配方在準(zhǔn)同型相界附近的BSPT壓電陶瓷材料(基本組成為：0．363BiSc03—0．637PbTi03)。首先系統(tǒng)研究了預(yù)燒溫度和過量Bi203對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)、壓電介電性能的影響，在此基礎(chǔ)上，分別研究了Ce02、Fe203的添加對(duì)BSPT陶瓷居里溫度和溫度老化特性的影響。通過對(duì)BSPT原料粉末進(jìn)行差熱．熱失重分析判斷了其預(yù)燒溫度范圍，并比較了經(jīng)不同預(yù)燒溫度制各的陶瓷樣品的微觀結(jié)構(gòu)和壓電介電性能。結(jié)果表明，該材料
2、對(duì)預(yù)燒溫度非常敏感，最佳預(yù)燒合成溫度為740"C，此溫度下合成粉料在1080℃燒結(jié)2h制得的陶瓷材料具有良好的壓電介電性能，其da3=308pC／N，諱=o．437，如／e。=1560，tan6=O．021，T。=432℃。對(duì)于鉍系陶瓷材料，由于鉍的熔點(diǎn)較低，在燒結(jié)中容易揮發(fā)造成化學(xué)劑量比偏離，影響陶瓷壓電介電性能。鑒于此，本工作探索在材料配方中添加過量鉍來補(bǔ)償陶瓷燒結(jié)過程中鉍的揮發(fā)損失。通過系統(tǒng)研究過量Bi203對(duì)BSPT陶瓷材料微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響，結(jié)果表明適當(dāng)過量Bi203的添加，有利于形
3、成晶粒大小適中、致密度高的陶瓷，充分挖掘BSPT材料的壓電介電性能。當(dāng)Bi203添加量為0．2wt％時(shí)陶瓷壓電介電性能最優(yōu)，其典型性能參數(shù)為：d33=380pC／N，島=O．484，磚／eo=1800，tan6=O．022，Tc=438"C。該工藝制備成本低，所得BSPT陶瓷材料的壓電介電性能優(yōu)良，在高溫壓電陶瓷傳感器、換能器等方面顯示出實(shí)用化前景。為進(jìn)一步提高材料的居里溫度和抗溫度老化特性，分別采用Ce02和Fe203作為摻雜改性劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ce02的最佳摻雜量為0．1wt％，在該摻雜量條
4、件下制備的陶瓷樣品的溫度穩(wěn)定性得到改善，300"C之前樣品冼3隨溫度變化率由未摻雜前的12．6％下降至摻雜后的6％，陶瓷樣品的典型性能參數(shù)為：d33-200pC／N，砧=0．36，強(qiáng)／e。--920，tanS=O．016；當(dāng)Fe203的摻雜量為0．4wt％時(shí)，樣品的居里溫度得到了明顯的提高，從未摻雜前的432。C升至471℃，該摻雜量條件下制各樣品的性能參數(shù)為：d33=113pC／N，知：0．275，島／e。=703，tanS=0．0155，Tc=471℃。關(guān)鍵詞：高溫壓電陶瓷，鈧酸鉍．鈦酸鉛(
5、BSPT)，預(yù)燒溫度，鉍過量，摻雜改性，壓電介電性能IIAbstractThepresentworkdealswithasolidsolutionBiSc03一PbTi03(BSPT)．TheBSPTpiezoelectricceramics，withabasiccomposition0．363BiSc03—0．637PbTi03nearthemorphotropicphaseboundary(MPB)werepreparedusingconventionalsolid—statereactio
6、nprocessing．Theeffectsofthecalcinationtemperature，excessBianddopingmodificationonthemicrostructure，dielectricandpiezoelectricpropertiesoftheBSPTpiezoelectricceramicsweresystematicallystudied．DTA．TGanalysisoftherawmaterialswasfirstconductedtoestimatet
7、hecalcinationtemperaturefortheBSPTpowder,andtheBSPTceramicspreparedwithvaryingcalcinationtemperaturesweresystematicallycomparedintermsofmicrostructureandproperties．TheresultsshowthatBSPTceramicsareverysensitivetothecalcinationprocess，andtheoptimumcal
8、cinationconditionisaround740"Cfor2h，andtheSO—calcinedBSPTpowdersaftersinteringat1080。Cfor2hleadtoceramicsexhibitinggooddielectricandpiezoelectricpropertieswithd33=308pC／N，4_--0．437，西／已=1560，tanS=O．021，Tc=432"C．Asthemeltingpointofbismuthislow,bismuth-
