模板晶粒生长技术制备PIN-PMN-PT织构陶瓷及其性能研究

发布时间：2021-05-12 12:42

　　近年来,弛豫铁电单晶Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃（PIN-PMN-PT）在（001）方向上具有优异的压电性能和应变响应以及高的居里温度、相变温度和大的矫顽场而备受瞩目,但是由于制备工艺复杂、成品率低以及制备周期长等问题限制了其广泛应用。采用模板晶粒生长（TGG）技术,制备出的<001>取向的织构陶瓷可以大幅度提高压电陶瓷的电学性能,并且制备工艺简单,适合大规模生产。本文首先利用拓扑化学熔盐合成（TMSS）法制备出片状PbTiO₃（PT）模板,并在此基础上首次合成出具有片状形貌的Pb(Zr_xTi_1-x)O₃（PZT）晶粒,然后以PT模板为种晶,利用TGG技术制备出具有<001>取向的0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷,对模板和织构陶瓷的制备工艺和性能进行了系... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铅基弛豫铁电体的研究现状
        1.2.1 弛豫铁电体
        1.2.2 钙钛矿型结构
        1.2.3 PIN-PMN-PT驰豫铁电单晶
        1.2.4 PIN-PMN-PT多晶陶瓷
    1.3 压电陶瓷的织构化
        1.3.1 织构压电陶瓷的研究现状
        1.3.2 晶粒定向生长技术
        1.3.3 模板材料的选择
        1.3.4 模板材料的合成方法
    1.4 本论文主要研究内容及工作安排
第二章 片状模板和织构陶瓷的制备及分析方法
    2.1 引言
    2.2 实验原料及仪器
    2.3 片状模板的制备工艺
        2.3.1 混料
        2.3.2 洗涤
        2.3.3 熔盐反应和拓扑化学反应
    2.4 织构陶瓷的制备工艺
        2.4.1 0.36 PIN-0.30PMN-0.34PT基体粉体的制备
        2.4.2 排胶和烧结
        2.4.3 上电极和极化
    2.5 模板和织构陶瓷的性能测试
        2.5.1 体积密度测试
        2.5.2 X射线衍射物相分析
        2.5.3 Logtering因子
        2.5.4 扫描电子显微镜微观形貌分析
        2.5.5 铁电性能测试
        2.5.6 压电性能测试
        2.5.7 电致应变测试
        2.5.8 介电性能测试
第三章 片状PbTiO_3和Pb(ZrxTi1-x)O_3模板的制备及其微结构分析
    3.1 引言
    3.2 前驱体PbBi_4Ti_4O_(15)的制备及其微结构分析
        3.2.1 实验过程概述
        3.2.2 反应温度对前驱体PbBi_4Ti_4O_(15)相结构和微观形貌的影响
        3.2.3 保温时间对前驱体PbBi_4Ti_4O_(15)微观形貌的影响
    3.3 片状PbTiO_3模板的制备及其微结构分析
        3.3.1 实验过程概述
        3.3.2 酸洗浓度对PbTiO_3模板相结构和微观形貌的影响
        3.3.3 过量PbO对PbTiO_3模板相结构和微观形貌的影响
        3.3.4 反应温度对PbTiO_3模板相结构和微观形貌的影响
        3.3.5 片状PbBi_4Ti_4O_(15)和PbTiO_3晶粒的(001)取向度分析
        3.3.6 片状PbTiO_3模板的形成机理
    3.4 片状Pb(ZrxTi1-x)O_3粉体的制备及其微结构分析
        3.4.1 实验过程概述
        3.4.2 不同锆钛比下片状Pb(ZrxTi1-x)O_3粉体的相结构分析
        3.4.3 不同锆钛比下片状Pb(ZrxTi1-x)O_3粉体的微观形貌分析
        3.4.4 片状Pb(ZrxTi1-x)O_3晶粒的(001)取向度分析
    3.5 本章小结
第四章 0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷的制备及性能分析
    4.1 引言
    4.2 织构陶瓷生坯的制备
        4.2.1 流延浆料的制备
        4.2.2 流延工艺制备陶瓷素坯膜片
        4.2.3 叠片和热压
    4.3 0.36 PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷生坯的分析
        4.3.1 前驱体MgNb2O6和InNbO4的相结构分析
        4.3.2 0.36 PIN-0.30PMN-0.34PT预烧粉体的相结构分析
        4.3.3 0.36 PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷生坯的断面形貌分析
    4.4 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷的性能影响
        4.4.1 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷相结构及取向度的影响
        4.4.2 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷断面形貌的影响
        4.4.3 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷铁电性能的影响
        4.4.4 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷电致应变的影响
        4.4.5 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷压电性能的影响
        4.4.6 模板含量对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT织构陶瓷介电性能的影响
    4.5 烧结温度对0.36PIN-0.30PMN-0.34PT-5%PT织构陶瓷的性能影响
        4.5.1 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷的相结构及取向度影响
        4.5.2 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷断面形貌的影响
        4.5.3 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷致密性的影响
        4.5.4 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷铁电性能的影响
        4.5.5 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷电致应变的影响
        4.5.6 烧结温度对PIN-PMN-PT-5%PT织构陶瓷压电性能的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本论文工作总结
    5.2 下一步研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3183436