织构化铌酸钡钠陶瓷的制备

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1、上海大学硕：I：学位论文(2006)摘要摘要无铅压电材料在航空、航天、核能、石化、冶金等领域有着广泛的应用前景，其中单晶性能优异，但制备困难、成本高；而陶瓷中不同方向的电性能呈现出明显的各向异性，使沿各晶轴方向上的优异性能相抵消。近年来一些研究表明，采用模板晶粒生长技术能够制备出具有织构化显微结构的陶瓷，其性能大大提高。本课题选择Ba2NaNb5015为研究对象，首先研究了不同前驱体粉料和籽晶加入在熔融NaCI中合成Ba2NaNb5015模板晶粒的机理。结果表明，BaC03+Nb205混合物先以Nb205为

2、核心形成BaNb206，而后熔融NaCl中的Na+离子取代BaNb206中的Ba2+离子形成Ba2NaNb5015晶粒。由于其自身结构的各向异性以及熔赫对各个晶面的润湿作用不同，低于10500C时，形成的Ba2NaNb5015晶粒长度方向生长速率明显快于直径方向；而后，直径方向生长速率则快于长度方向，在11000C煅烧4h合成了长度4—14um，长径比1．5～7．5的长柱状晶粒。籽晶加入后并不影响Ba2NaNb50．5晶粒的形成过程，但对其长大过程有影响。采用BaNb206粉和Ba2NaNb5015粉为前驱

3、体粉料在熔融NaCl中煅烧也能得到单相Ba2NaNb5015，但后者煅烧产物中除了柱状晶粒外，还有一定量的小圆颗粒存在。在织构化Ba2NaNb5015的制备过程中，发现，BaNb204和NaNb03反应生成Ba2NaNb50l5的过程先于陶瓷的致密化过程，且对致密化过程未有影响；V205的含量对反应烧结Ba2NaNb5015陶瓷致密化过程有影响，当V205的含量高于0．5wt％会促进低温下陶瓷的致密化；模板晶粒的添加降低了高于12000C烧结得到的陶瓷密度，且在相同的烧结工艺下，陶瓷密度随着模板晶粒尺寸的增

4、大、含量的升高而降低：在模板晶粒生长技术制备织构化Ba2NaNbs015陶瓷的烧结过程中，大的模板晶粒有选择地消耗基体颗粒，形成织构化的显微结构，其取向率随着烧结温度的升高而升高、随着模板晶粒尺寸的增加而降低。欲得到高取向率的材料，所使用的模板晶粒不仅要达到一定的尺寸，而且要保证一定的长径比。关键词：无铅压电陶瓷，钨青铜，铌酸钡钠，模板晶粒生长技术，熔盐法ABSTRACTLead-freepiezoelectricitymaterialsarepromisingtoapplyintheindustrieso

5、faerospace，nuclearenergy,petroleumchemistry,metallurgy,andSOon．Althoughsinglecrystalshavesuperiorproperties，theirapplicationislimitedbecauseofhighcostanddifficultfabrication，whiletherandom-orientedgrainsinceramicsmakeexcellentpropertiesimpairedindifferentc

6、rystallographicdirections．Recently,someresearchesindicatethattexturedceramics，whichcanbepreparedbytemplatedgraingrowth(TGG)，haveimprovedproperties．Inthiswork，bariumsodiumniobate(BazNaNbsOi5，abbreviatedasBNN)waschosenandtheformationmechanismofBNNtemplatesin

7、moltenNaClWaSinvestigated，withspecialemphasisonthecontrolofrod-likemophologybydifferentprecursorsandseeds．TheresultsshowthatthereactionofBaC03andNb205resultedintheformationofBaNb206ontheNb205particle，andthenBa2NaNb5015templateformedbythesubstitutionofNa+in

8、moltenNaCIforBa2+inBaNb206．DuetotheanisotropicstructureofBa2NaNbsOt5andthedifferentwettingabilityofdifferentsurfaceplanesinmoltensalt，thegrowthspeedinlengthwasfasterthandiameterbelow10500C．Withtheincreaseofte