柠檬酸盐法制备nbt基陶瓷的压电性能与铁电性能研究

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1、武汉理工大学硕士论文摘要钛酸铋钠((Nao5Bio5)Ti03，简称NBT)是一类钙钛矿型的A位离子复合取代铁电体，其居里温度为320"C，在室温下具有很强的铁电性(Pr=381．tC／cm2)，是当前无铅压电陶瓷最有希望的候选材料之一。本论文采用柠檬酸盐法合成和制备了o．94(Nao5Bio5)'ri03一o．06BaTi03一xwt％Ce02(简称NBT-BT6-x％Ce02)体系陶瓷，研究了NBT-BT6．x％Ce02体系陶瓷材料的合成与制各工艺、组成与压电性能、铁电性能之间的关；以NBT-BT6．0．6％Ce02为研究对象，研究了极化条件和烧成温度对

2、NBT-BT6．x％Ce02体系陶瓷电学性能的影响，并结合实验结果探讨了NBT-BT6一x％Ce02体系陶瓷压电性能和铁电性能的变化规律。采用柠檬酸盐法合成了NBT-BT6．x％Ce02体系超细粉体。研究结果表明，柠檬酸与金属离子的摩尔比(c厅一+)、前驱体溶液的pH值和热处理工艺是影响溶胶凝胶的形成、合成粉体的晶体结构与颗粒形态的主要因素。通过实验研究确定了适当的舍成工艺条件，并制各出NBT-B1"6．x％Ce02体系超细粉体。以NBT-BT6．0．6％Ce02为研究对象，研究了NBT-BT6．x％Ce02体系陶瓷的极化行为。实验结果表明，极化电压和极化温

3、度对NBT-BT6-0．6％Ce02陶瓷的电学性能影响显著，而极化时间对NBT-BT6-0．6％CE02陶瓷电学性能的影响则不明显。通过实验研究确定了NBT-BT6．x％Ce02体系陶瓷的合适极化条件是：极化电压为3．0kV／mm、极化温度为60*(2、极化时间为15rain。研究了NBT-BT6-x％Ce02体系陶瓷的压电性能和铁电性能。XRD测试结果表明，添加的Ce02与o．94(Nao，Bi05)TiOa·0．06BaTi03(简称NBT-BT6)形成固溶体。与NBT-BT6相比，添加适量Ce02在提高NBT-BT6陶瓷的机电耦台系数kD、压电常数d”

4、和介电常数6331／eo的同时，降低了NBT-BT6陶瓷的介电损耗tan6。研究结果表明，x=0．6时陶瓷样品的综合电学性能达到最佳，其压电常数d”为157pCm，机电耦台系数kD为31．2％，介电常数e”‘，￡o为819，介质损耗tall6为2．72％。当Ce02的添加量过高时(x>0．6)，陶瓷样品的电学性能明显降低。在x=0．0．6的组成范围内．各组分陶瓷样品均具有饱和的电滞回线，当Ce02添加量过高时(x>O．6)陶瓷样品的铁电性能显著退化。以NBT-BT6-0．6％Ce02为研究对象，研究了烧戒温度对NBT-BT6-x％Ce02体系陶瓷电学性能的影

5、响。研究结果表明，适当提高烧成温度有利于陶瓷样品的致密化和晶粒生长，相应地提高了陶瓷样品的压电性能和铁电性能。通过实验研究确定，1130-1170℃是NBT-BT6．0．6％CeO，陶瓷合适的烧成温度范围。关键词：NBT-BT6．X％Ce02体系：柠檬酸盐法；烧成温度；压电性能；铁电性能垦堡堡三奎堂堡主堡苎AbstractSodiumbismuthtitanate((Na0sBi05)T103，abbreviatedasNBT)isakindofpervoskiteferroelectricwithcomplexA．sitecations，showingar

6、elativelylargeremanentpolarization(Pr=38uC／cm21atroomtemperatureandarelativelyhighCurietemperature(T23206C)．Duetoitsstrongferroelectricity,NBT-basedceramicsareconsideredtobeonegroupofpromisinglead-freepiezoelectricceramics，Inthisthesis，O．94(Na0．5Bi0s)Ti03-0，06BaTi03一xwt％Ce02(abbrev

7、iatedasNBT-BT6-x％Ce02)superfinepowdersweresynthesizedbyacitratemethod．Thesynthesisprocess，piezoelectricandferroelectricpropertiesofNBT-BT6-x％Ce02ceramicspecimenswereinvestigated．TheinfluenceofpolingprocessonthepiezoelectricpropertiesofNBT-BT6-x％Ce02ceramicspecimenswasinvestigated．T

8、heeffectofsinteringtempera