几种典型铁电介质陶瓷材料的闪烧行为研究

发布时间：2022-07-29 11:32

　　随着现代信息技术领域的发展,电子陶瓷材料的工业需求日益剧增。然而,陶瓷材料的制备通常需要在很高的温度下进行,消耗大量能源又加重生产成本。闪烧技术是近几年开发的一种新型的电场辅助烧结技术,可以在极低温度下实现陶瓷生坯的快速致密化,该技术为陶瓷材料的工业生产注入新动力。本论文对目前极具发展前景的三种典型铁电陶瓷材料BaTiO3、Na0.5Bi0.5TiO3和NaNbO3的闪烧行为进行研究。一方面希望能够加快闪烧技术的应用进程,另一方面希望通过这三种陶瓷的闪烧行为探讨闪烧技术的机理。此外,对闪烧制备的陶瓷材料从结构、微观形貌、介电性能和铁电性能等方面展开系统研究。采用闪烧技术在不同施加电场强度下30 s制备出致密的BaTiO3陶瓷材料,当施加电场强度从100 V/cm提高到160 V/cm时,闪烧起始温度从1121℃降低至1052℃,说明闪烧技术可以大幅度降低陶瓷烧结温度,提高烧结效率。此外,通过SEM测试结果表明,闪烧制备的BaTiO3陶瓷正负极区域的晶粒尺寸存在明显差异,正极区晶粒尺寸大于负极区域,从而导致制备的BaTiO3陶瓷负极区介电常数高于正极区。在此基础上,进一步研究了 Nb2O... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 陶瓷烧结技术概述
    1.3 闪烧技术
        1.3.1 闪烧技术及其特点
        1.3.2 闪烧装置
        1.3.3 影响闪烧的因素
        1.3.4 闪烧的机理
    1.5 课题的提出及研究内容
        1.5.1 课题的提出
        1.5.2 研究内容
2 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 陶瓷生坯的制备
    2.3 闪烧实验装置及测试设备
    2.4 实验模式
    2.5 实验方案设计
    2.6 实验研究路线
    2.7 样品表征与性能测试
        2.7.1 闪烧参数测定
        2.7.2 陶瓷密度测定
        2.7.3 微观形貌分析
        2.7.4 介电性能测试
        2.7.5 铁电性能测试
3 BaTiO_3的闪烧研究
    3.1 引言
    3.2 电场强度对BaTiO_3闪烧的影响
    3.3 闪烧样品的非均匀性
        3.3.1 微观形貌分析
        3.3.2 介电性能分析
    3.4 Nb_2O_5掺杂BaTiO_3的闪烧研究
        3.4.1 Nb_2O_5掺杂对BaTiO_3闪烧行为的影响
        3.4.2 闪烧过程中的发光现象
        3.4.3 延时对陶瓷致密度的影响
    3.5 本章小结
4 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3和NaNbO_3的闪烧研究
    4.1 引言
    4.2 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3的闪烧研究
        4.2.1 不同电场强度下Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3的闪烧行为
        4.2.2 物相结构分析
        4.2.3 致密度与微观结构
        4.2.4 铁电性能分析
    4.3 La_2O_3掺杂NaNbO_3的闪烧研究
        4.3.1 电场对孕育时间的影响
        4.3.2 闪烧过程的三个阶段
        4.3.3 物相结构与铁电性能分析
    4.4 本章小结
5 闪烧行为的机理研究
    5.1 引言
    5.2 电导率的非线性增加机理研究
        5.2.1 闪烧过程中的预击穿行为
        5.2.2 Poole-Frenkel模型构建
    5.3 快速致密化机理研究
        5.3.1 闪烧中的焦耳加热
        5.3.2 液态膜模型构建
        5.3.3 闪烧中的粒子传质
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]先进陶瓷及陶瓷基复合材料:从基础研究到工程应用——先进陶瓷及陶瓷基复合材料分论坛侧记[J]. 王恒,张帆,傅正义.  中国材料进展. 2019(10)
[2]中国先进电介质陶瓷材料技术发展及应用[J]. 司留启,应红,杨彬.  内蒙古科技大学学报. 2016(04)
[3]现代先进陶瓷的分类及技术应用[J]. 郑培烽,刘继武.  陶瓷. 2009(04)
[4]ABO3钙钛型电子陶瓷材料的研究进展[J]. 曾中明,陈国华.  佛山陶瓷. 2002(07)



本文编号：3666386