發(fā)布時間：2018-06-15 14:47

  本文選題：功能材料 + 無鉛壓電陶瓷�。� 參考：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：鐵電壓電材料因其具有良好的壓電性、鐵電性和熱釋電性等特性成為了重要的功能材料之一,在存儲器,傳感器,通訊設備和換能器中都有重要的應用。目前鐵電壓電性能最優(yōu)異,應用最廣泛的陶瓷材料是鋯鈦酸鉛系陶瓷材料,但因其原材料中含有鉛元素,在生產(chǎn)和廢棄處理時會對環(huán)境造成污染,所以研發(fā)出性能優(yōu)異能夠替代鉛基材料的無鉛壓電陶瓷成為了研究的重點。贗二元體系的[x(Ba0.7Ca0.3)Ti O3-(1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3](簡稱x BCT-(1-x)BZT)無鉛壓電陶瓷性能優(yōu)越,且通過組分設計可以調節(jié)準同型相界區(qū)域,引起了廣大研究學者的關注,成為了替代鉛基陶瓷材料的選擇之一。摻雜改性是比較常見的提高陶瓷材料性能的一種方法,通過引入適量的摻雜物,可以對陶瓷的某些性能進行改進。本論文選用氧化釔作為摻雜劑,研究了釔元素引入對50BCT-50BZT陶瓷材料性能的影響。論文用傳統(tǒng)固相反應法制備了50BCT-50BZT無鉛陶瓷,摸索了陶瓷的燒結特性。通過物相分析發(fā)現(xiàn)樣品呈現(xiàn)典型的ABO3鈣鈦礦結構,無雜相生成,釔元素成功的固溶進50BCT-50BZT陶瓷的晶格中,形成了均一穩(wěn)定的固溶體。掃描電鏡圖觀察到釔元素的引入使陶瓷的氣孔減少,致密度增加。對樣品不同頻率下,不同溫度下的相對介電常數(shù)和損耗等介電性能的進行了測試,發(fā)現(xiàn)釔元素的引入可以提高陶瓷樣品的介電性能。頻率為100 Hz時,摻雜含量為0.6 mol%的陶瓷樣品的室溫相對介電常數(shù)最大,約為2175;隨著釔元素摻雜含量的增加,陶瓷樣品的損耗略有增大。論文對樣品進行了鐵電壓電性能測試,探究了釔元素引入對50BCT-50BZT陶瓷的鐵電壓電性能的影響規(guī)律。隨著摻雜含量的增加,樣品的極化強度展現(xiàn)出先增加后減小的趨勢;摻雜含量為0.4 mol%時,樣品具有最大的剩余極化強度Pr=6.38μC/cm2。由陶瓷樣品的應變/電壓的蝶形曲線,計算得到逆壓電系數(shù)d33*;隨著釔元素摻雜含量的增加,樣品的逆壓電系數(shù)先增大后減小,摻雜含量為0.2 mol%時樣品具有最大的逆壓電系數(shù)d*33=494 pm/V。
[Abstract]:Ferroelectric materials have become one of the important functional materials because of their good piezoelectric properties, ferroelectric properties and pyroelectric properties. They have important applications in memory, sensors, communication equipment and transducers. At present, the most excellent ferroelectric properties and the most widely used ceramic materials are lead zirconate titanate materials. However, due to the lead element in its raw materials, it will pollute the environment in production and waste treatment. Therefore, the research of lead-free piezoelectric ceramics which can replace lead-based materials with excellent performance has become the focus of research. In pseudo-binary system, [xBCT-N1-xBZT] (x BCT-T 1-x BZT) lead-free piezoelectric ceramics have excellent properties, and the quasi-homogeneous phase boundary region can be adjusted by component design, which has attracted the attention of many researchers and has become one of the choices for substituting lead-based ceramic materials for the study of the pseudo-binary system [xBC-0.7Ca _ (0.3) Mo _ (3) O _ (1-x) Ba _ (2) Zr _ (0.2) Ti _ (0.8) O _ (3). Doping modification is a common method to improve the properties of ceramic materials. Some properties of ceramics can be improved by introducing appropriate amount of dopants. In this paper, yttrium oxide was used as dopant to study the effect of yttrium on the properties of 50BT-50BZT ceramics. In this paper, 50BCT-50BZT lead-free ceramics were prepared by the traditional solid state reaction method, and the sintering characteristics of the ceramics were explored. By phase analysis, it was found that the sample had typical ABO3 perovskite structure, no impurity phase formation, and the yttrium element was successfully dissolved into the lattice of 50BCT-50BZT ceramics, forming a homogeneous and stable solid solution. Scanning electron microscopy showed that the introduction of yttrium elements reduced the porosity and increased the density of ceramics. The dielectric properties such as relative dielectric constant and loss were measured at different frequencies and temperatures. It was found that the introduction of yttrium elements could improve the dielectric properties of ceramic samples. When the frequency is 100 Hz, the relative dielectric constant of the ceramic sample doped with 0.6 mol% is the largest at room temperature, about 2175, and with the increase of the doping content of yttrium, the loss of ceramic sample increases slightly. In this paper, the ferroelectric properties of 50BCT-50BZT ceramics were tested, and the influence of the addition of yttrium on the ferroelectric properties of 50BCT-50BZT ceramics was investigated. With the increase of doping content, the polarization strength of the samples increased first and then decreased, and the maximum residual polarization strength Pr6.38 渭 C / cm ~ 2 was obtained when the doping content was 0.4 mol%. Based on the butterfly curve of strain / voltage of ceramic sample, the inverse piezoelectric coefficient d33494 pm / v was calculated with the increase of doping content of yttrium element, the inverse piezoelectric coefficient of the sample increased first and then decreased. When the doping content was 0.2 mol%, the sample had the largest inverse piezoelectric coefficient dn33494 pm / v.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ174.1

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本文編號：2022415