模板生长法制备PMN-PT织构陶瓷

发布时间：2017-10-11 13:19

  本文关键词：模板生长法制备PMN-PT织构陶瓷

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【摘要】：弛豫铁电单晶xPb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-(1-x)PbTiO_3在(001)方向上具有优异的压电性和介电性,但是由于铁电单晶受到制备周期长、尺寸小、电学性能不稳定、成分不均匀等因素的影响使其难以得到广泛的应用。本论文通过运用模板生长技术,以片状SrTiO_3颗粒为模板,通过流延工艺、冷等静压、烧结等制备具有良好取向度的PMN-PT陶瓷。本论文以碳酸锶(SrCO_3)、二氧化钛(TiO_2)为原料,以NaCl、KCl为熔盐通过两步反应,第一步:将SrCO_3、TiO_2按照3.1:2的比例混合以NaCl为熔盐制备片状Sr_3Ti_2O_7粉体颗粒,得到合成片状粉体颗粒的最佳条件,以NaCl为熔盐的条件下1200℃保温4h,升温速率为1℃/min、降温速率为0.5℃/min,最终得到的粉体颗粒粒径在40-60μm之间,表面平面性能良好;第二步:以Sr_3Ti_2O_7与TiO_2按照1:1.1比例混合,以KCl为熔盐制备片状SrTiO_3粉体。得到的最佳合成条件为以KCl熔盐,在1200℃保温4h,升、降温速率为5℃/min,得到片状形貌良好的SrTiO_3粉体颗粒,颗粒粒径40μm的SrTiO_3粉体。PMN-PT粉体制备以醋酸铅、钛酸丁酯、氧化镁、五氧化二铌为原料,以乙二醇为溶剂,以柠檬酸为螯合剂,通过溶胶凝胶两步法:1.氧化镁、五氧化二铌为原料、乙二醇为溶剂,在120℃加热搅拌制备出溶胶在1050℃灼烧4-6h,制备出MgNb_2O_6粉体;2.以MgNb_2O_6粉体为原料与醋酸铅、钛酸丁酯反应制备PMN-PT。得到纯净的0.67PMN-0.33PT粉体,并且粉体颗粒形貌良好、规整达到纳米级。通过流延、烧结的方式得到良好取向度的PMN-PT织构陶瓷,压电系数d33为470PC/N。
【关键词】：PMN-PT 片状SrTiO_3模板 流延成型 织构
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 引言8
• 1.2 压电陶瓷材料8-13
• 1.2.1 压电陶瓷的发展史8
• 1.2.2 压电现象产生机理8-12
• 1.2.3 压电陶瓷的应用12-13
• 1.3 Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3（PMN）系陶瓷的性能13-20
• 1.3.1 PMN的结构与性能13-14
• 1.3.2 PMN-PT的研究热点14-18
• 1.3.3 PMN-PT粉体的制备方法18-20
• 1.4 本实验研究目的和意义20-22
• 1.4.1 研究意义20-21
• 1.4.2 研究内容21-22
• 第二章 实验方案与测试22-26
• 2.1 原料与设备22-23
• 2.2 研究方案23-24
• 2.2.1 实验方案23
• 2.2.2 实验流程图23-24
• 2.3 性能测试24-26
• 2.3.1 相组成24-25
• 2.3.2 显微结构25
• 2.3.3 压电常数25-26
• 第三章 SrTiO_3片状模板的制备26-37
• 3.1 Sr_3Ti_2O_7模板的制备26-34
• 3.1.1 Sr_3Ti_2O_7最佳合成温度27-28
• 3.1.2 熔盐种类对Sr_3Ti_2O_7形貌的影响28-29
• 3.1.3 片状形貌形成研究29-30
• 3.1.4 保温时间对Sr_3Ti_2O_7形貌的的影响30-32
• 3.1.5 升降温度率对Sr_3Ti_2O_7表面形貌的影响32-34
• 3.2 片状SrTiO_3的合成34-36
• 3.2.1 片状Sr_3Ti_2O_7合成SrTiO_334-35
• 3.2.2 不同升降温速率SrTiO_3片状形貌影响35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 PMN-PT粉体制备37-42
• 4.1 PMN-PT粉体制备37-41
• 4.1.1 不同摩尔(mol)百分比Mg和Nb过量的MgNb_2O_6粉体37-38
• 4.1.2 不同mol百分比Nb过量的MgNb-2O_6粉体38-39
• 4.1.3 不同烧结温度对PMN-PT粉体的影响39
• 4.1.4 不同保温时间对PMN-PT粉体的影响39-40
• 4.1.5 Pb过量对PMN-PT粉体的影响40-41
• 4.2 本章小结41-42
• 第五章 PMN-PT织构陶瓷制备42-49
• 5.1 流延成型研究42-43
• 5.2 PMN-PT陶瓷的烧结和表征43-48
• 5.2.1 薄膜的热分析曲线测试43-44
• 5.2.2 烧结温度对PMN-PT陶瓷烧结影响44-45
• 5.2.3 保温时间对PMN-PT陶瓷影响45-46
• 5.2.4 PMN-PT陶瓷表征46-47
• 5.2.5 织构度计算47-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第六章 结论与展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53

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本文编号：1012736