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时间:2017-11-11
《bi(zn0.5ti0.5)o3陶瓷的结构介电和铁电性能》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷的结构、介电和铁电性能班级:材料工程0801姓名:陈龙涛指导老师:云斯宁1为什么研究钛酸锌铋陶瓷目录本次课程设计(论文)应达到的目的要求及内容固相合成法1234567要实验方案结果预测致谢2一、为什么研究钛酸锌铋陶瓷传统的压电陶瓷材料中应用最广泛、最成熟的是Pb(ZrTi)O3(简写为PZT)基陶瓷材料,但PZT陶瓷的主要成分是PbO,而PbO是一种易挥发的有毒物质,因此该压电陶瓷产品在制备、使用及废弃后的处理过程中不可避免地会引起铅污染环境的问题,这不仅与日益高涨的环境保护要求背道而驰,而且也影响到制
2、备工艺和产品性能的稳定性,随着世界各国对环境保护的重视3势必采用无铅的压电材料来替代传统的Pb(ZrTi)O3基压电陶瓷材料,以减少环境污染。因此,压电陶瓷的无铅化就成为压电陶瓷发展的必然趋势。在无铅压电陶瓷的研究中,具有铋层状结构的Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷因其介电常数和谐振频率温度系数低、机械品质因数高、老化速率小以及适用于高温、高频、高稳定性的工作环境等优点而引起了人们广泛的关注。4本文以固相合成法合制出片状Bi(Zn0.5Ti0.5)O3预烧粉体,对其进行烧结而获得Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷,研究了预烧粉体颗粒
3、的形貌对Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷结构和电性能的影响。5二、本次课程设计(论文)应达到的目的:通过材料工程科研实训加深我们对所学知识的理解,提高综合运用知识的能力;掌握课程查阅、课程设计和撰写论文的步骤和方法;学会应用有关资料进行课题方案的可行性分析与讨论,以提高学生独立分析问题、解决问题的能力,逐步增强实际工程训练。6三、要求及内容(1)内容:Bi(Zn0.5Ti0.5)O3的固相合成(2)要求:1)掌握固相合成机理与合成方法2)掌握结构形貌表征的基本方法与手段3)掌握结构与性能的关系及所用的实验手段7四、固相合成法固相合成方
4、法:指那些有固态物质参加的反应。也就是说,反应物必须是固态物质的反应,才能称为固态反应。固相反应不适用溶剂,具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点,是人们制备新型固体材料的主要手段之一。固相合成反应不需要溶剂,它具有简单、方便、无污染、成本低等优点。8与液相合成反应相比其最大的优点就是反应充分、无副反应、转化率高,尤其固相反应还可以合成一些液相反应无法合成的物质。固相合成又分为三种:(1)高热固相反应:反应温度高于600℃。传统固相反应通常是指高温固相反应。(2)中热固相反应:反应温度介于600℃到100℃之间(3)低热固相反应:反应温
5、度降至室温或接近室温。9五、实验方案采用固相合成法合成Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷。用电子天平按Bi(Zn0.5Ti0.5)O3中含铋、锌和钛的物质的量比2:1:1称取氧化铋(纯度99.9%)4.6600g,氧化锌(纯度99.9%)0.4050g,氧化钛(纯度99.9%)0.3994g,并加入无水乙醇用球磨机磨10h,使其混合均匀并使颗粒细化,在750℃预热2h,使原料初步反应,预热后的粉料烘干后经二次球磨,10在24MPa下压成φ15.0mmx1.5mm的圆片,将原片排胶,当炉内温度升至1000℃时,将样品放入内,烧结2h,随炉
6、冷却。在进行电学性能测试前将陶瓷样品双面磨平至1mm厚,并镀上Ag电极。11六、结果预测在本次试验中,对氧化物经750℃高温预烧后得到的粉末进行了X射线衍射分析,应该可以看出ZnO、Bi2O3和TiO2经750℃高温预烧后没有发生相分解而产生新相,而得到具有钙钛矿结构Bi(Zn0.5Ti0.5)O3。用扫描电子显微镜可以观察到样品在烧结后的SEM形貌,应该可以看出其晶粒较为均匀、瓷体十分致密,其气孔相对较少。12本次试验所测的样品在常温下的电滞回线,应该是样品均达到饱和,电滞回线有良好的矩形度且称,陶瓷的综合性能较好,即:有较高的2Pr和
7、较小的2Ec。测得的介电常数应该较小,因为在扫描电子显微镜下看到的晶粒较为均匀、瓷体十分致密,其气孔相对较少,单位体积内的极化能力降低,使介电常较小。13致谢我在撰写本论文过程中,有幸得到博学多才的的悉心指导和耐心的帮助,因而得以顺利的完成课题任务。通过这次课题论文设计,掌握了固相合成原理和方法,特别是对陶瓷的结构、介电及铁电性能有很深刻的了解。从而巩固了以前自己所学过的部分识,并从中得到了启迪。在此特别对三位孜孜不倦的老师表示由衷的感谢!同时也感谢那些撰写关于钛酸锌铋陶瓷论文而被我引用、借鉴的老师们,谢谢你们!14谢谢!15
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