新型钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及器件应用的研究

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1、四川大学硕士学位论文题目堑型丛堕丛地基垂盟星垫堕煎望墨鲑廛旦盟窒作者艺壹挂完成日期2QQ三生5月!Q旦培养单位指导教师四Jll大学肖定全教授专业材料物理与化学研究方向介电功能材料与物理授予学位日期年月日四川大学硕士学位论文新型钛酸铋钠基无铅压电陶瓷及器件应用研究材料物理与化学专业研究生尹奇异指导教师肖定全教授本论文本着扶制备新型B岍基无铅压电陶瓷材料及展望其器件应用出发，开展了BNT基无铅压电陶瓷的体系筛选、制备及性能研究。采用实用化的传统固相法制备工艺技术，在五种烧结温度下制备了(1-x)Bi。Nao。Ti03一X(Ba。Srb)TiO。陶瓷体系中的六个组份配方的陶瓷，并把该体系简记为

2、BNBST(100x一100a／loob)，其中O

3、度及配比含量对BNBST无铅压电陶瓷的压电性能及介电性能的影响机理；对铁电压电性能与传统的PZT铅基压电陶瓷较接近的无铅压电陶瓷材料的器件应用的实用化进行了剖析。通过以上诸多细致的实验研究和数据的处理分析，本论文主要得到以下具有创新性的研究结果：(1)、XRD测试结果表明，在1125℃以上．所有陶瓷祥品均为四方晶系，都具有单一钙钛矿结构，没有钙钛矿结构以外的第二相，但是在1125℃以下，都有少量的杂相；随着BNT含量的减少，衍射峰向左偏移，晶面间距增大，体系逐渐处在三方一四方的准同型相界附近，各项性能均达到最佳。(2)、随着烧结温度的增大，所有陶瓷样品的压电常数、机电耦合系数及机四川丈学

4、硕士学位论文械品质因素均随之增大，介电常数却相应降低，且在1125℃以上烧结时，随BNT的摩尔比含量减少，机电耦合系数岛增大(达0．22)，压电常数d。增大(达101)，而机械品质因素降低；随Ba的含量增大，岛增大，繇则相应减小，因而对提高酝则应控制Ba的含量。(3)、XRD测试表明，掺杂Mn元素的所有陶瓷样品均具有四方相的单一钙钛矿结构，没有杂相出现。随Mn元素的添加量的增加，衍射峰向右偏移，晶面间距减小。SEM的形貌照片显示，所有陶瓷的晶粒具有明显的几何外形，晶界清晰可见，气孔非常少。随Mn添加量的增加，晶粒尺寸变大，由2-3¨m增加到3—4l-tm，且陶瓷颗粒的均匀性降低；而当Mn

5、添加量减少时，陶瓷的晶粒尺寸有所减小且均匀，晶粒具有一定的棱角，呈四方形。可见，Mn添加量的多少对晶粒生长有一定限制，随着Mn的添加量增大，晶粒颗粒变大。(4)、对BNBST+X(wt％)MnO：陶瓷的介电性能及压电性能测试表明，~In元素的掺杂机制很复杂．在烧结温度为1200。C时，所有陶瓷样品的机电耦合系数、机械品质因素及压电常数均随Mn元素的添加量的减少而增大，在x=O。09时达到最大，压电常数面(达t01)，机械品质因素盆(达191)，机电耦合系数丘(高达20％)。Mn的添加量对此体系陶瓷的机械品质因素的影响很大，不管Mn的添加量的多少，机械品质因素均高于不添加Mn的陶瓷。关键词

6、：Bi。5Na。TiO。无铅压电陶瓷Mn元素掺杂改性四方相钙钛矿结构压电性能介电性能XRDS踊四川大学硕士学位论文StudiesonNew—’typeBNT—’basedLead——freePiezoelectricCeramicsandPotentialApplicationsforDevicesSpeciality：MaterialPhysicsandChemistryStudent：YinQiyi—Tutor：Prof．XiaoDingquanTopreparenewBNT—basedlead—freepiezoelectricceramicmaterials，thesystem,

7、preparationandpropertiesoftheceramicswerestudied．SiXcompositionsof(1一x)Bi05Na。．圩i03一x(Ba．Srb)Ti03{0