钛酸钡基无铅压电复合陶瓷性能的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学天天津大学津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学天天津大学津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学天天津大学津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同

2、意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要钛酸钡（BaTiO3）是一种钙钛矿结构压电材料，其居里温度为120℃，具有较高的压电常数。针对无铅压电陶瓷的发展现状，本论文将对钛酸钡基无铅压电陶瓷进行研究。通过建立基体--颗粒物理模型讨论应力对居里温度和压电系数的影响。讨论了存在内应力的情况下，BaTiO3--ZrO2复合陶瓷材料的居里温度和压电系数随着ZrO2体积百分比的变化。采用溶胶--凝胶法合成了粒径细小的ZnO-B2O3-SiO2（ZBS）玻璃粉，通过添加ZBS玻璃，实现了陶瓷

3、在1100℃低温下致密烧结。研究了玻璃添加量对陶瓷密度的影响。分析了液相烧结时，用不同颗粒尺寸的BaTiO3初始粉末制备的陶瓷的密度、相结构、微观形貌和介电性能。通过掺杂MnCO3，提高了陶瓷的密度，降低了介电损耗，得到较好压电性能的BaTiO3陶瓷。利用Pechini法成功合成了1mol%Y2O3--ZrO2纳米粉，并制备了BaTiO3--ZrO2复合陶瓷。研究了烧结温度对陶瓷密度、物相和介电性能的影响。通过在BaTiO3陶瓷中添加ZrO2，实现了BaTiO3陶瓷居里温度的提高。烧结温度为1050℃时，BaTiO3--10vol%ZrO2复合陶瓷的介电常数最高，居里温度提高到143℃。通过R

4、aman光谱证明内应力是使居里温度提高的原因，随着ZrO2含量的增加，居里温度向高温方向移动。分别用固相法和液相法制备Bi、Cu共掺杂的BaTiO3陶瓷。研究了Bi和Cu的掺杂量对固相法制备的(Ba1-2xBi2x)(CuxTi1-x)O3陶瓷的微观结构、形貌、介电和压电性能的影响。研究分析了溶胶-凝胶自燃烧法制备(Ba1-2xBi2x)(CuxTi1-x)O3粉体的具体工艺条件。研究了烧结工艺对液相法制备的(Ba1-2xBi2x)(CuxTi1-x)O3陶瓷的微观形貌、物相和介电压电性能的影响。在T1=1300℃，T2=1150℃保温10h，x=0.005样品的居里温度为140℃，压电常数d

5、33=100pC/N，d31=-18.44pC/N，Kp=17.62%；x=0.01样品的居里温度为150℃，压电常数d33=80pC/N，d31=-9.88pC/N，Kp=13.88%。并且压电系数d31和机电耦合系数Kp的温度稳定性较好。最后，制备并研究了(Ba1-2xBi2x)(CuxTi1-x)O3--ZrO2复合陶瓷。关键词：BaTiO3；复合陶瓷；内应力；居里温度；介电性能；压电性能ABSTRACTBariumtitanate(BaTiO3)asakindofperovskitetypedielectricmaterials,hashighdielectricconstant.Th

6、eCurietemperatureofBaTiO3is120℃.Accordingtothedevelopmentstationoflead-freepiezoelectricceramics,thispaperwillascertainthestudyoftheBaTiO3ceramics.Webuildupamatrix-particletheoreticalmodeltoanalyzethattheinternalstressaffectstheCurietemperatureandpiezoelectriccoefficient.TheCurietemperatureandpiezoe

7、lectriccoefficientofBaTiO3--ZrO2ceramicwasinvestigatedasafunctionofvolumepercentageofZrO2.ZnO-B2O3-SiO2（ZBS）glasspowderwithsmallgrainsizewassynthesizedbyasol-gelmethod.Lowtemperaturesinteringat1100℃of