BaTiO3-BiFeO3壓電陶瓷材料研究.pdf

1、隨著近年來對壓電材料的研究,無鉛壓電材料由于它的環(huán)境友好性和日漸突出的優(yōu)異性能正在實際應用中慢慢取代含鉛壓電材料的位置。BaTiO3-BiFeO3陶瓷材料是無鉛壓電材料中一種含有較高壓電系數(shù)以及較高居里溫度的體系材料。本文介紹了壓電材料的發(fā)展歷史并針對 BaTiO3-BiFeO3陶瓷材料進行了配方和工藝研究。
　　首先,對 xBaTiO3-(1-x)BiFeO3陶瓷進行了燒結(jié)溫度和組分研究。研究表明,燒結(jié)溫度過低不利于晶粒的生長,

2、燒結(jié)溫度過高會破壞晶體結(jié)構(gòu)。在xBaTiO3-(1-x)BiFeO3體系中,隨著BaTiO3成分的增加,xBaTiO3-(1-x)BiFeO3體系材料的損耗降低,致密性增加,0.3BT-0.7BF在1050℃燒結(jié)時性能最佳。
　　其次,研究了對于BaTiO3-BiFeO3材料最佳的極化溫度和極化電壓。結(jié)果表明,極化溫度在125℃,極化電壓在2.5kv,材料的壓電性能最佳,d33常數(shù)為209pC/N。
　　然后,研究了在對Ba

3、TiO3-BiFeO3材料分別進行Mg和Mn摻雜后對材料微觀結(jié)構(gòu)和壓電性能的影響。結(jié)果表明,隨著Mg含量的增加,BaTiO3-BiFeO3材料的燒結(jié)溫度下降,損耗降低。Mg摻雜改變了晶體燒結(jié)時原有的不穩(wěn)定狀態(tài),0.20BT--0.70BF-0.10 MgO在極化后壓電系數(shù)可以高達249pC/N。Mn作為燒結(jié)的助熔劑可促進陶瓷的致密和晶粒生長,隨著Mn摻雜的增加,晶體的密度增加,晶粒中晶胞變小,氣孔率變小,0.20BT-0.70BF-Mn

4、O的壓電系數(shù)d33達253 pC/N。
　　最后,對BaTiO3-BiFeO3材料進行Mn和Mg復合摻雜對材料微觀結(jié)構(gòu)和壓電性能的影響。結(jié)果表明,復合摻雜極大地改善了晶體的穩(wěn)定性和致密性,使晶體的壓電性能處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。其中Mn摻雜由于Mn的不同價態(tài)使原有的晶界情況得到改變。Mg由于Mg離子的半徑小于Ba離子的半徑,發(fā)生A位取代使原有的電性能能到改善。復合摻雜后,晶體損耗減小,晶粒之間狀態(tài)穩(wěn)定,壓電系數(shù)d33在0.20BT-0.