工艺控制对钛酸镧铋陶瓷显微结构和性能影

发布时间：2018-01-26 04:06

  本文关键词： 钛酸镧铋 工艺控制 显微结构 介电性能 铁电性能　出处：《青岛大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：层状结构族化合物钛酸镧铋材料因具有优良的铁电、压电性能及高居里温度等特点而广受重视。固相法制备的Bi4Ti3O12陶瓷样品在900℃烧结就可以达到90%以上的相对密度,而La掺杂的Bi3.25La0.75Ti3O12陶瓷则需要1100℃以上的烧结温度。烧结添加剂和二次烧结工艺是制备致密化陶瓷的常用技术途径。本文探究了添加剂SiO2和二次烧结对Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的相组成,相对密度,显微结构,介电性能和铁电性能的影响。采用沉淀法制备了掺镧钛酸铋(Bi3.5La0.5Ti3O12,BLT)粉体,并对添加1.0wt%SiO2的掺镧钛酸铋坯体进行了不同烧结工艺实验,研究结果表明,加入烧结添加剂后,当第二次烧结温度在980℃到1020℃阶段内,材料的相对密度随着烧结温度升高而显著增大,但当烧结温度超过1020℃时,材料的相对密度提高趋势变缓。随着第二次烧结温度的提高,Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的铁电性能也是逐渐提高的,当烧结温度为1060℃,Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的剩余极化强度Pr的值是9.8μC/cm2,相应的矫顽场Ec的值为63.7 kV/cm。在烧结温度为1040℃时,随着烧结时间的延长,晶粒的片状结构逐渐发展为椭球形或厚片状,相对理论密度略有下降,材料介电性能和铁电性能变化不大。在相同烧结条件下(1040℃/2h,二次烧结),加入1.0%SiO2的Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的剩余极化强度Pr的值为7.1μC/cm2,略低于相同条件下不加烧结添加剂的Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的Pr值(11.0μC/cm2),说明SiO2添加剂没有改善材料的铁电性能,这可能与SiO2能明显促进Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷晶粒的长大,导致两种试样的显微结构具有较大差异有关,也可能与氧空位缺陷或其他缺陷钉扎畴壁效应的大小有关。分析不同烧结工艺的Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷的介电温谱发现,居里温度点均随着测试频率的升高向低温方向移动。但在两次烧结(烧结温度为1060℃)与氧化硅添加剂的协同作用下,测试频率为1kHz时,发现Tc下最大介电常数值高达24400,其值是100kHz测得的最大介电常数数值(2070)的12倍。分析了介电温谱中100℃~350℃温度区间损耗因子随温度的变化规律并拟合了相关的激活能数据,结果说明不同烧结工艺的Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷,添加SiO2作为烧结助剂后,氧空位的激活能从0.66eV升高为0.83eV,预期可以降低材料中氧空位浓度,但二次烧结工艺和添加SiO2的协同作用使得Bi3.5La0.5Ti3O12陶瓷损耗峰增高。
[Abstract]:The layered structure compound lanthanum and bismuth titanate has excellent ferroelectricity. The piezoelectric properties and the high Curie temperature have attracted much attention. The Bi4Ti3O12 ceramic samples prepared by solid phase method can be sintered at 900 鈩，

本文编号：1464627