高温铋层钛酸铋钠压电陶瓷的复合改性研究

发布时间：2017-06-28 15:18

  本文关键词：高温铋层钛酸铋钠压电陶瓷的复合改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Aurivillus首先发现了含铋层状结构化合物,铋层状结构铁电材料作为具有潜在应用价值的无铅压电材料,特别是在高温压电领域的应用,使其得到了较为广泛地研究。由于其相对较低的介电常数,低介电损耗,高介电击穿强度,强各向异性机电耦合系数和低的谐振频率温度系数,这些特征连同它们的高居里温度(Tc),使铋层状结构压电陶瓷在高温高频领域具有广阔的应用前景。1.制备了一系列Bi含量改变的Na0.5Bi4.5Ti4015 (NBT)陶瓷,其分子式为：Na0.5Bi4.5(1+X)Ti4O15(x=-0.04,0.00,0.04,0.06)。改变Bi含量的Na0.5Bi4.5Ti4O15系列陶瓷使用传统固体反应方法合成,改变Bi含量有效提高了该系列陶瓷的压电性能和介电性能。当x=0.04时,陶瓷压电常数为16 pC/N,介电损耗仅为0.30%。室温下平面机电耦合系数kp的数值为(～6%),厚度机电耦合系数kt数值为(-26%),展现出很强的各向异性行为。随着Bi含量的增加,样品居里温度逐渐升高。当温度为500℃时,电阻率仍然高于104Ω·m。改变Bi含量的Na0.5Bi4.5Ti4O15系列陶瓷的性能获得了较大地提高,Bi含量的高低对铋层陶瓷的结构和性能具有很重要的影响。2.研究了B位(W/Nb)复合取代改性对Bi45Ti4O15陶瓷的性能的影响。该系列陶瓷使用传统固体反应方法合成,其分子式为：Na0.5B14.5Ti4-x (W/Nb)x/2O15(x=0.000,0.015,0.020,0.025,0.040)。(W/Nb)复合取代改性有效地提高了该系列陶瓷的压电活性和介电性能。改性的Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷的介电和压电性能表现出很好的温度稳定性,加上其高居里温度Tc-645℃,优良的压电系数～28pC/N,使该系列陶瓷在高温应用领域具有潜在应用价值。3.研究了A位Ce取代改性对已经B位W/Nb取代的(NaBi)0.5Bi4Ti3.98(WNb)0.01O15压电陶瓷结构以及压电、介电性能的影响。其分子式为：(NaBi)0.5Bi4-xCexTi3.98(WNb)0.01O15(x=0.00,0.02,0.04,0.06)。Ce取代改性提高了该系列陶瓷的高温电阻率约一个数量级,其压电性能和介电性能也获得了很大的提高。当x=0.04时,压电常数d33和居里温度数值分别为31pC/N,660℃室温下厚度振动机电耦合系数kt的数值为(～36%),平面振动机电耦合系数kp数值为(～8%),在室温下介电损耗仅为0.20%。在350-560℃温度范围内x=0.04的电阻率高于x=0.00的电阻率,当温度为500℃时,电阻率仍然高于105Ω·m。
【关键词】：铋层 压电性 高温压电陶瓷 B位 A位
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM282
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 压电铁电材料13
• 1.2 压电效应与压电陶瓷13-14
• 1.3 无铅压电陶瓷14
• 1.4 铋层状结构化合物14-17
• 1.4.1 工艺改性15-16
• 1.4.2 掺杂改性16-17
• 1.5 压电陶瓷材料的制造过程17-20
• 1.6 性能测试20-22
• 1.7 论文的概要22-24
• 本章参考文献24-27
• 第二章 Bi含量改变对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)无铝压电陶瓷性能的影响27-42
• 2.1 前言27-28
• 2.2 实验过程28-29
• 2.3 实验结果与分析29-38
• 2.4 本章结论38-40
• 本章参考文献40-42
• 第三章 B位(W/Nb)复合取代对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)压电陶瓷结构和性能的影响42-62
• 3.1 前言42-43
• 3.2 实验过程43-45
• 3.3 实验结果与分析45-51
• 3.3.1 B位Nb取代改性对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)陶瓷压电性能的影响45-48
• 3.3.2 B位W取代改性对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)陶瓷压电性能的影响48-51
• 3.4 B位W/Nb复合取代改性对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)压电陶瓷性能的影响51-57
• 3.4.1 实验结果与分析51-57
• 3.5 本章结论57-59
• 本章参考文献59-62
• 第四章 A位Ce和B位W/Nb同时取代对Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)压电陶瓷压电和介电性能的影响62-74
• 4.1 前言62
• 4.2 实验过程62-64
• 4.3 实验结果与分析64-70
• 4.4 本章结论70-72
• 本章参考文献72-74
• 第五章 总结与展望74-77
• 5.1 总结74-75
• 5.2 展望75-77
• 致谢77-78
• 发表论文78-79
• 附件79-83
• 学位论文评阅及答辩情况表83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 褚涛;艾辽东;龙西法;;铌钽酸钠钾锂-铟酸铋铁电压电性能的研究[J];无机材料学报;2014年01期

2 王越,蒋毅坚;3m点群晶体纵向压电性能的研究[J];人工晶体学报;2004年03期

3 忻隽;郑燕青;施尔畏;;材料压电性能的第一性原理计算回顾与展望[J];无机材料学报;2007年02期

4 王越,蒋毅坚;三方系晶体压电性能随空间方向变化的研究[J];北京工业大学学报;2005年05期

5 孙连婕;陈希明;杨保和;郭燕;吴小国;;六方氮化硼薄膜制备及其压电响应的研究[J];光电子.激光;2012年03期

6 贺连星,李承恩;大功率PZT材料锰掺杂改性研究[J];功能材料;2000年05期

7 曹林洪;姚熹;徐卓;毛懿伟;陈峻江;贾玉蓉;;氟化物助烧PMN-PT陶瓷的制备与性能[J];四川大学学报(工程科学版);2007年03期

8 朱为民,李承恩,周家光,李毅;PMN-PT陶瓷中的氧缺位及其消除[J];电子元件与材料;2002年04期

9 罗大兵;李艳锋;郝华;刘韩星;欧阳世翕;;粉体制备对0-3型复合材料压电性能的影响[J];压电与声光;2006年03期

10 李建利,刘景和,李艳红,张亮,邢洪岩,徐斌;Li_2B_4O_7晶体生长与声表面波中应用[J];兵工学报;2001年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 罗大兵;郝华;刘韩星;李艳锋;欧阳世翕;;影响0-3型复合材料压电性能的因素分析[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年

2 付健;左如忠;;碱金属铌酸盐基无铅压电材料的电畴结构及其对压电性能的影响[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

3 张能辉;单金英;邢晶晶;;单链DNA分子刷生物层的压电性能[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

4 赵祥永;罗豪u&;张海武;孙仁兵;李晓兵;任博;邓昊;;无铅固溶体铁电单晶的生长、结构与压电性能[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-04压电、铁电、闪烁和其它功能晶体[C];2012年

5 岳晴雯;王威;张耀耀;邓昊;任博;罗豪u&;;PIMNT压电单晶长度伸缩振动模式下的最优切型及其温度稳定性研究[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-04压电、铁电、闪烁和其它功能晶体[C];2012年

6 万玉慧;李振荣;徐卓;姚熹;;极化条件对PIN-PMN-PT单晶介电和压电性能的影响[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-04压电、铁电、闪烁和其它功能晶体[C];2012年

7 董显林;陈慧婷;王永令;;PSZT系相变陶瓷压电性能的温度依赖性[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年

8 高泽亮;;新型低对称晶体BaTeMo_2O_9压电性能研究[A];中国晶体学会第四届全国会员代表大会暨学术会议学术论文摘要集[C];2008年

9 姜胜林;王筱珍;张绪礼;;MnO对改性钛酸铅陶瓷压电性能的影响[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年

10 曾一明;郑燕青;施尔畏;;Si_3N_4晶体的压电性能计算预测[A];第15届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 秦亚琳;铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的压电性能与电畴结构的研究[D];山东大学;2015年

2 罗俊;含金属芯压电纤维的制备、表征及其力学问题研究[D];南京航空航天大学;2014年

3 王玮;钛酸钡—锆酸钡—钛酸钙三元铁电陶瓷的准同型相变及电性能[D];哈尔滨工业大学;2014年

4 徐丹;复合掺杂BaTiO_3基陶瓷的电学性能及压电机制[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 吴良科;PVDF-HFP复合材料压电性能研究[D];浙江大学;2016年

6 杜建周;弛豫钙钛矿型铅基压电陶瓷材料与器件的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2014年

7 李彩霞;钛酸钡钙基无铅铁电陶瓷的压电性和多铁性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

8 杨华斌;铁酸铋—钛酸钡基高温无铅压电陶瓷电性能及高温稳定性研究[D];中南大学;2013年

9 王大力;PNN-BS-PT与BT-CT-BH三元压电陶瓷的相结构及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨帆;LiNbO_3 和CeO_2改性高温铋层状陶瓷Bi_4Ti_3O_(12)的结构与性能研究[D];景德镇陶瓷学院;2015年

2 吕冲;石墨烯量子点/聚偏氟乙烯复合材料高压下晶型变化及压电性能的研究[D];西南交通大学;2016年

3 茹扎·阿巴合;高温铋层钛酸铋钠压电陶瓷的复合改性研究[D];山东大学;2016年

4 李丹洋;CaBi_4Ti_4O_(15)基复合陶瓷的制备及性能研究[D];华南理工大学;2016年

5 靖羽佳;铌镁酸铅—钛酸铅与铌钪镁酸铅—钛酸铅单晶机电性能和热稳定性的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 于海杰;两类无铅陶瓷的压电性能和介电性能研究[D];山东大学;2007年

7 李艳锋;0-3型复合材料中组元性能对其压电性能影响的研究[D];武汉理工大学;2005年

8 潘恒祥;静电纺聚偏氟乙烯纤维膜制备及压电性能优化研究[D];东华大学;2016年

9 王宇;PMN-0.33PT单晶畴结构与压电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

10 王旋;静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维膜压电性能研究[D];东华大学;2015年

  本文关键词：高温铋层钛酸铋钠压电陶瓷的复合改性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：494349