钛酸铋系陶瓷的掺杂改性研究

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1、钛酸铋陶瓷的掺杂改性研究摘要随着能源、航空、航天、汽车、冶金及石油化工等高新技术的发展，压电陶瓷材料在高温环境下的应用已成为一个迫切需要解决的问题。铋层状陶瓷材料是典型的高居里温度压电材料，由予其固有的特点特别适合于高温的工作环境，如用作高温加速度计、非易失性存储器等。然而铋层状材料的晶体结构决定了其自发极化转向受二维空间限制，导致该类材料的压电活性较低。以铋层状陶瓷为研究对象，开发兼具高居里温度、高压电活性、高电阻率的压电陶瓷对高温压电陶瓷材料的发展具有重要的实用价值；分析铋层状材料的导电机理以提高电阻率，探讨材料

2、电性能变化的有关因素，则具有一定的理论指导意义。本论文以Bi4Ti3012(BIT)陶瓷为研究基础，通过稀土离子掺杂进行改性，在保持该材料高居里温度的前提下，提高材料的高温电阻率，改善压电活性，以期得到具有实用价值的BIT基压电陶瓷。通过对BIT与其它铋层状化合物的共生，系统地研究了混合铋层状陶瓷材料的电性能与微结构之间的关系。并对材料在不同气氛下烧结获得半导化效应情况进行了分析研究。文中采用XRD、AFM、SEM等分析手段对陶瓷材料的结构进行表征，并利用DF2617电容测量仪、电滞回线测试仪等对陶瓷的性能进行测试与

3、分析。砑究了稀土掺杂对钛酸铋陶瓷系统的影响，结果表明：掺杂Dy3+和Sm3+会对Bi4Ti3012体系的居里温度有一定的影响。掺杂Dy”和Sm3+有利于陶瓷晶粒的细化，促进烧结，形成致密且晶粒细小而均匀的瓷体。掺杂离子不同，会使其在系统的分布状态不同，从而造成系统的性能也不同。而掺杂同一离子时，掺杂量不同，各个样品的性能也存在较大差异。同一样晶，在相同的掺杂离子和掺杂量的情况下，在不同的烧结温度下烧结，同样会造成较大的性能差异。本研究中，透过改变掺杂物和掺杂量，对样品的电学性能和陶瓷的烧结性能起到了较大的提高作用。研

4、究了Nb掺杂时，在不同气氛条件下烧成对zBi4Ti3012+(1-z)BaTi03陶瓷系统的影响，结果表明：zBi4Ti3012+(1．z)BaTi溆Nbx03吲2(0

5、，稀土掺杂，改性珏StudyofModifiedBIT-basedCeramicsABSTRACTTheapplicationsofpiezoelectricceramicsinelevatedtemperatureenvironmenthaveattractedmoreattentioninrecentyearswiththeurgentdemandinenergy，spaceflight，automobile，andSOon．Thefamilyofbismuthlayer．structuredferroelect

6、ricceramicsisatypeofpiezoelectricmaterialwithhighCurictemperature．Bismuthlayer．structuredferroelectricceramicsaresuitableforbeingusedasstablepiezoelectricmaterialsoperatedathightemperatures．However，thelOWpiezoelectricactivitiesduetothecharacteristicofthecrystal

7、structureofbismuthlayer—structuredferroelectricceramicslimitedtheapplications。Itishighvaluetodevelopbismuthlayer-structuredceramicswiththehighCurietemperature，piezoelectricactivityandelectricresistivity．Itisalsoguidablethroughtheanalysesofconductingmechanismand

8、findingaffectfactors．Inthiswork，Bi4Ti3012(BIT)-basedceramicswereinvestigated．TheaimistoobtainBIT．basedceramicswithincreasedelectricresistivity，well-knownpiezoelectricpropert