钛酸钡基压电陶瓷微结构及物性研究

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1、广西大学硕士学位论文钛酸钡基压电陶瓷微结构及物性研究姓名：唐锋意申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：邓文20110624钛酸钡基压电陶瓷微结构及物性研究摘要半个多世纪以来，锆钛酸铅(PZD压电陶瓷因其优异的压电、介电和机电耦合性能，得到了广泛、深入的研究，在市场应用的压电陶瓷材料中一直占据主导地位。然而PzT的含铅量达60％以上，在烧结过程中铅不可避免的挥发，并且在后续的使用和废弃过程中严重污染环境，危害人类的健康。随着欧盟颁布WEE酬ROHs／ELV法案，在世界范围内引发了一场电子产品的无铅化革命。因此，探索无铅化压电陶瓷，研究综合性能优良、环境友好型的压电材料是

2、电子元器件行业的一项紧迫任务，具有重大的现实意义。钛酸钡系列电子陶瓷是近几十年发展起来的新型现代功能陶瓷。目前己成为现代功能陶瓷中最重要的一类，是电子陶瓷元器件的基础母体原料，被称为电子陶瓷的支柱。但钛酸钡的居里温度较低，在120℃左右，限制了其在室温下的应用。为了改善钛酸钡的室温介电性能，掺杂钛酸钡成为人们首选的研究方向。本文以钛酸钡、氧化锆和氧化镧为原材料，利用固相反应法制备(1一功BaTiO广钇向2OF0．06，O．10，0．14，0．18)和(1一曲BaTi03—儿a2030闭．01，O．012，O．014，0．016)系压电陶瓷，测量其正电子寿命谱参数。通过比较

3、不同的掺杂比例、不同烧结温度样品缺陷与性能的关系，讨论了样品内部的微观缺陷对其压电性能的影响。通过研究获得如下结果：(1)BT(钛酸钡)成瓷温区在1080～1430℃之间，压电性能最佳在1130℃附近，影响压电性能最主要两个因素为烧结温度和样品晶体粒径的大小，样品的缺陷随着温度的升高而减少。(2)在(1吱)BaTiO广咬Zr02伊O．06，O．10，O．14，O．18)体系中，锆离子的掺入会收窄BT(钛酸钡)成瓷温区，在1280～1380℃之间，随着Zr离子的增加，样品的体积收缩率逐渐减少，且随着Zr离子的增加，样品的正电子寿命逐渐增加，表明缺陷浓度随着掺杂比例的升高而增

4、加，降低了压电陶瓷的压电性能。Ⅺm的结果表明，在Zr离子固溶入钛酸钡晶格后，以BaZ内3的形式影响其压电性能，晶体结构类型为三方相。(3)在(1一妒aTi呻La203(萨O．01，O．012，O．014，0．016)体系中，BT对La掺杂敏感，明显缩窄烧结温区，在1330℃时成瓷性还不是很好，但1380℃时却有明显的过烧痕迹，出现玻璃相。随着La掺杂量的增加，样品的正电子寿命逐渐增加，表明缺陷浓度随着掺杂比例的升高而增加，且由于样品中的点缺陷和位错聚集，产生屏蔽效应，造成极化电压过低，导致压电陶瓷压电电压常数过低。当样品中La3+离子浓度超过lmol％时，样品的成瓷性较差

5、，缺陷较多，造成难以极化，压电性能也较差。由)am的结果表明，在La3+离子也成功的固溶入钛酸钡晶格，取代了Ba的位置，以LaTi03的形式影响其压电性能，晶体结构类型为三方相。关键词：钛酸钡基压电陶瓷正电子湮没缺陷烧结温度压电电压常数本文为国家自然科学基金(批准号：51061002)和广西自然科学基金(批准号：2010G烈SFDOl3036)资助项目。IISTUDIESoFMICROSTRUCTUREANDPHYSICALPROPERTIESOFBARIUMTITANATE．BASEDPIEZOELETRICCERAMICSABSTRACTFormorem锄halfac

6、eIl：_m巧，leadzirConateti切nate(PZT)piezoele嘶cce础[Ilich嬲beenstudiede】(tensiVely，becauseofitseXcellentpiezoelectric，diele嘶c，aIldelec们mechaIlicalcoupl吨prop叭ies，aIldthjshasplayedaleadingroleillt11emarketofpiezoelectricceramicmaterials．However，PZTcontamsmorethaIls恢哆一perCentoflead，andcausemei11eV

7、m出leVolatili够ofleadi11tllesinteriI培process，aIldhaspollutedt11eenvironmentseriouslydu而唱iIltlleactuaLlusea11dwastingprocess，makiIlghIlmanilladangeroussituation．Wimmeena嘶nentoftIleEUWEEE／RoHs／ELVAct，mereisareVolutioninlead一丘-eeelectrollicproductsovertIlewholewodd．There