Na,0.5Bi,0.5TiO,3基无铅压电陶瓷的结构、性能与拉曼光谱研究

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1、论文题目：Nao．5Bio．5Ti03基无铅压电陶瓷的结构、性能与拉曼光谱研究专业：材料学硕士生：刘海涛(签名)’!亟!筮堂：一(签名)生幺!筮蠢：：一指导教师：杜慧玲(签名)摘要环境问题现在已经广泛存在于全世界，关系到我们每个入。为了保护地球环境，我们所使用的材料必须从根本上得到改善。无铅压电陶瓷因而受到越来越多的关注。钛酸铋钠((Nao．5Bio5)Ti03，简称N明在室温下具有很强的铁电性，被认为是无铅压电陶瓷最有希望的候选材料之一。本论文采用电子陶瓷精细工艺制备T(1-xRNao．5Bio．5)砸03-xBaTi03(简称NBT-BT)、(1-x)(Nao．5Bio

2、．5)Ti03．)【sm03(简称NB■sD和(1-x)删a0．5Bh5)n03-xCam03(简称NB]卜c1)三大体系，运用X射线衍射、扫描电子显微分析等测试手段对固溶陶瓷微观结构和形貌及其变化规律进行表征与研究。系统研究了材料的合成条件与制备工艺、结构与性能的关系，分析了NBT基陶瓷性能与材料的组成、结构之间的关系。目前，拉曼散射用于NBT-BT无铅压电陶瓷结构相变的研究尚无报道。本文利用拉曼散射并结合群论系统研究了NBT-BT的晶体振动及铁电相到顺电相的结构相变，通过拉曼散射的分析，可以表征NBT基陶瓷中相结构的变化趋势。依据上述诸多细致的实验研究和数据的处理分析，

3、本论文得到以下主要研究结果：(1)XRD结果表明，NBT-BT、NBT-ST和NBT-CT三个体系的陶瓷样品结晶状况良好，均呈现出单一的钙钛矿结构。在(I-x)NBT-xBT体系中，准同型相界位于O．04

4、量为2％时的介电常数高达6215。样品的压电性能测试表明，压电常数d33随BT和sT固溶量的增加而增加，在BT含量为6％时，d”高达125Cpm，ST含量为8％时，出现最大值(88Cp／N)，CT固溶到NBT基陶瓷中，随着固溶量的增加，样品d33的值逐渐减小。样品的电滞回线表明，三种离子的固溶改善了NBT陶瓷的铁电性能，有利于样品的极化。(3)随着Ba”的增加，NBT-BT的光学声子模所对应的521．4cm以附近的拉曼峰逐渐劈裂为双蜂，且强度发生相对变化。高频的光学声子模发生蓝移，光学声子模峰位逐渐降低且宽化；随着温度的升高，BT含量为4％的样品在460-620cm"1范围

5、内，在靠近高频的峰出现了明显的软化现象。关键词：钛酸铋钠；钙钛矿；群论；拉曼散射；结构相变研究类型：应用研究Subject：StudyonStructure,PropertiesandRamanspectraofSpecialtyNameNao．sBio翊03-basedLead-freePiezoceramies：MaterialScience：LinHai协oInstructor：DuHuilingABSTRACT(Signature)Sinceenvironmentali$乳IeS粥world-wideandconc锄everyhumanactivityfundame

6、ntalimprovementsinthematerialsbeingusedarcneededtosafeguardthenaturalenvironment．Lead-frcepiezoelectricceramicsthusattractmoreandmo糟interestForsodiumbismuthtitanate((Nao．sBio．s)面03，abbr．NBT)strongferroclectricsatroomtemperature,NBThasbeenconsideredtobeapromisingcandidatematerialforlead-fre

7、epiezodeetricceramics．Inthisdissertation,aelectronicceramicfinetechnologywasemployedtopreparethe(1-xgNao．5Bi0．OTi03-xBan03(abbr．NBT-B1)、(1-xKNao．sSi0．s)Ti03-xSr'li03(abbr．NBT-SDand(1-x)(Nao．5Bio5)T103-xCaTi03(abbr．NBT-CT),microstmcturcswcrestudiedaccordingx-ra