织构化srbilt2gtnblt2gtolt9gt陶瓷的制备及性能研究

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1、摘要论文题目：织构化SrBi2Nb2O9陶瓷的制备及性能研究专业：材料学研究生：崔春伟指导教师：黄金亮教授摘要压电材料能够自适应于环境的变化实现机械能和电能的转化，具有集传感、执行和控制于一体的特有属性，是智能材料系统中的主导材料，有广泛的应用前景。但是，多晶陶瓷中晶粒排布的无序性，使沿各晶轴方向上的优异性能相互抵消，所以性能在很大程度上表现为各向同性。因此，原位生长晶粒定向排布的功能陶瓷无疑是提高功能陶瓷性能的有本质意义的新思路。为此，本课题选择铌酸锶铋(SrBi2Nb2O9)为研究对象，以模板晶粒定向生长

2、(Templatedgraingrowth,TGG)技术为主要工艺路线，围绕着织构化显微结构这一中心，从粉体的合成、流延工艺、烧结和性能等方面展开研究，并最终成功的制备出了介电性能具有明显各向异性的织构化SrBi2Nb2O9功能陶瓷。首先采用传统固相法(conventionalsynthesize,CS)合成SrBi2Nb2O9基体粉体。XRD和SEM分析表明，采用固相法在1000℃煅烧3h可以合成纯的SrBi2Nb2O9粉体，其颗粒形貌为粒状，颗粒尺寸分布较均匀。采用熔盐法(moltensaltsynthe

3、sis,MSS)合成了具有各向异性晶粒形貌的模板晶粒，发现随着煅烧温度的升高和保温时间的延长，晶粒逐渐长大并发育成具有一定长径比的片状晶粒，但是煅烧温度过高会使晶粒有异常长大现象，尺寸分布不均匀。采用流延成型工艺制备了SrBi2Nb2O9素坯膜片，并实现了使片状粉体颗粒定向排列的目的。研究了不同粉体特性及各有机添加剂的不同配比对成膜质量的影响，针对不同温度合成的粉料确定了流延浆料的最佳组成。将多层流延膜片烧结成块体材料的过程中，考察了烧结制度、模板数量以及模板尺寸对陶瓷晶粒取向率和体积密度的影响。结果表明，通

4、过添加20wt.%尺寸为5.4µm的模板晶粒并且优化烧结工艺参数，可以得到晶粒取向率高达0.84-3的SrBi2Nb2O9陶瓷，此时其体积密度为6.6g·cm，为理论密度的91%。晶粒定向排列的SrBi2Nb2O9陶瓷的介电性能呈现明显的各向异性，并且随着温度的升高，各向异性更加显著，当温度升高到525℃时，平行于流延方向的介电常数是垂直于流延方向的介电常数的10倍。I摘要关键词：织构化，铌酸锶铋陶瓷，模板晶粒生长技术，熔盐法，流延法论文类型：基础研究IIAbstractSubject:Preparation

5、andPropertiesofTexturedSrBi2Nb2O9CeramicsSpecialty:MaterialogyName:CUICHUN-WEISupervisor:HUANGJIN-LIANGABSTRACTFunctionalceramicsshowsgreatpotentialforapplicationsinaerospace,nuclearenergy,petroleumchemistryandmetallurgyindustries,etc.Yet,therandomlyoriente

6、dgrainsmakethepropertiesoffunctionalceramicsindifferentcrystallopraphicdirectionscounteractive,resultinginfunctionalceramicsgenerallyasisotropicmaterialswithrelativelypoorproperties.Itwasthoughtthatifthegrainsoffunctionalceramicscouldhavegrainsgrownaligning

7、inpreferreddirectionsduringsintering,itwouldbepossibletomakethepropertiesoffunctionalceramicsclosetothoseofsinglecrystalswiththeadvantageoflowerproductioncost.Therefor,fabricationoffunctionalceramicswithin-situalignedgrainswouldbeessentiallyanewapproachofpr

8、imeimportancetoimprovethepropertiesoffunctionalceramics.Inthiswork,strontiumbismuthniobateceramicswerechosenastheresearchobjects,usingtemplatedgraingrowth(TGG)asthemainfabricationtechnique.Thewholestud