bi(ni12ti12)o3-pbtio3基高温压电陶瓷的研究

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1、分类号学号M201172069学校代码10487密级硕士学位论文Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3基高温压电陶瓷的研究学位申请人：朱忠江学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：姜胜林教授答辩日期：2014年1月10日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheBi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3basedHigh-TCPiezo

2、electricCeramicsCandidate：ZhuZhongjiangMajor：MicroelectronicsandSolidElectronicsSupervisor：Prof.JiangShenglinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：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学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___________

4、_年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中华中科技大学硕士学位论文硕摘要随着现代科学技术的飞速发展，很多工业设备对其所选用的压电材料的使用温度要求越来越高，而目前性能优良并且使用温度高的压电陶瓷材料非常少。因此，新型高居里温度压电材料的研发势在必行。Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3基高温压电陶瓷材料具有较高的居里温度以及较好的压电铁电性能等优势，有较好的应用前景，受到各国学者的关注。本课题选用该

5、体系作为研究对象，对其高温压电性能展开了研究。本文首先研究了Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3系陶瓷的PbTiO3含量和烧结温度对其压电性能的影响，讨论了A位原子过量以及不同原子掺杂对BNT-PT陶瓷的致密性和压电性能的影响。实验结果表明：当PT含量45mol%，Bi和Pb同时过量1mol%时，0.55Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-0.45PbTiO3（BNT-PT）陶瓷在1150°C烧结的性能最佳，TC=400°C，2εm=12000，tgδ=6%(室温下)，Pr=42µC/cm，EC

6、=41kV/cm，d33=262pC/N。少量的掺杂可以使BNT-PT陶瓷的部分电性能发生明显的改变，而其他性能变化不是很明显。当掺入Mn原子后，损耗从6%下降到1%，但压电系数d33迅速下降；当掺入0.4mol%Ce原子后，室温下介质损耗下降到3%，压电系数仍然可以达到240pC/N，但是居里温3度从400°C下降到了300°C；当掺入1mol%Fe原子，密度ρ=7.947g/cm，d33=278pC/N。在上述基础上，为了进一步提高体系的居里温度和压电系数，选取了Bi(Mg1/2Ti1/2)O3和B

7、iFeO3作为第三组分，研究了三元复合对陶瓷性能的影响。研究表明，Bi(Mg1/2Ti1/2)O3的引入并未能提高陶瓷的压电性能；BiFeO3的引入对体系的影响较为显著，当BiFeO3的含量为10mol%时，BNT-BF-PT三元系的性能最佳，2Pr=37.4μC/cm，EC=30.8kV/cm，d33=295pC/N，TC=410°C，tgδ=3%。最后，选用了BNT-PT为研究对象，分别采用两段法和微波烧结法来制备该二元系高温压电陶瓷，研究了烧结工艺对陶瓷性能的影响。两段法烧结可以获得晶粒尺寸更小的

8、压电陶瓷，但是压电系数只有240pC/N；微波烧结可以降低BNT-PT陶瓷的2烧结温度，提高压电陶瓷的性能，在1050°C烧结下，Pr=55μC/cm，EC=30.8kV/cm，d33=293pC/N，TC=400°C，tgδ=4%。关键词：压电陶瓷Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3居里温度三元复合微波烧结I万方数据华中华中科技大学硕士学位论文硕AbstractWiththerapiddevelopmentofmodernsci