钛酸铋钠—钛酸钡基无铅铁电陶瓷

摘要

钛酸铋钠-钛酸钡基陶瓷是最有潜力的无铅铁电陶瓷体系之一，以其相对优异的介电、铁电和压电等性能而广受关注。其进一步的结构调控与性能优化是无铅陶瓷铁电领域的重要课题。
　　本论文系统研究了[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]1-xSrxTiO3陶瓷的结构、介电、铁电和场致应变等性能，并详细讨论了它们的变化规律。得出了以下的主要结论:
　　Sr置换显著影响[(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06]1-xSrxTiO3(x=0，0.025，0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3)陶瓷的晶体结构、介电、铁电和场致应变性能。XRD和结构精修结果表明在此陶瓷中存在两种对称性:P4bm和R3c。在Sr含量少于5％的成分中，陶瓷由这两相组成，而大于5％的陶瓷则为P4bm单相。结合介电和场致应变性能测试，确认在x=0.025存在P4bm-R3c准同型相界(MPB)。该体系陶瓷的介电温谱中存在两个介电异常，对应的温度分别为Tm和Td。。Td在MPB处取极小值，而Tm则随Sr含量缓慢下降，当Sr超过25％时对应于Tm的介电异常消失。Td附近的介电异常具有明显的频率色散，且符合Vogel-Fulcher关系式，具有典型的弛豫铁电体特征。所有的陶瓷在温度远低于Td时能测试到饱和电滞回线。在Sr含量小于20％的成分陶瓷中，在Td温度上存在一个非极性相，在电场的诱导下非极性相向铁电相转变，从而导致在Td附近一定温度范围内能测试到束腰型电滞回线。Sr含量的增大将导致非极性相变得不稳定，从而使电滞回线的束腰型特征基本消失，并导致Tm附近的介电异常消失。
　　在x=0.025成分的陶瓷中获得了最大的应变S33(0.37％)、最大的电致伸缩系数Q33（0.031 m4C-2）以及最大的Smax/Emax(535 pm/V)。随着Sr含量的增大，三者都是先增大，并在x=0.025处取最大值，然后缓慢减小。场致应变主要是由电致伸缩效应导致的，而x=0.025成分附近的性能最好。这是由于陶瓷中在存在P4bm-R3c准同型相界。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 铁电体和弛豫铁电体

1．2．1 铁电体基础

1．2．2 弛豫铁电体

1．2．3 反铁电体

1．3 压电效应和电致伸缩效应

1．4 钛酸铋钠基陶瓷研究概况

1．4．1 钛酸铋钠基陶瓷相变结构与弛豫特性研究

1．4．2 钛酸铋钠基陶瓷改性研究现状

1．4．3 钛酸铋钠基陶瓷的电场场致应变研究

1．5 课题的提出和主要内容

第二章 [(Bi0．5Na0．5)0．94Ba0．06]1-xSrxTiO3陶瓷的结构、介电铁电性能及其弛豫行为

2．1 前言

2．2 试样的制备和测试方法

2．2．1 样品的制备

2．2．2 致密度的测量

2．2．3 相组成和微结构分析

2．2．4 介电性能测试

2．2．5 铁电性能测试

2．3 实验结果讨论

2．3．1 陶瓷烧结特性、相组成及微结构

2．3．2 介电性能分析

2．3．3 铁电性及相变分析

2．4 小结

第三章 [(Bi0．5Na0．5)0．94Ba0．06]1-xSrxTiO3陶瓷的场致应变研究

3．1 前言

3．2 试样的制备和测试方法

3．2．1 样品的制备

3．2．2 样品的测试

3．3 实验结果和讨论

3．3．1 室温铁电性能分析

2．3．2 电场场致应变分析

3．4 小结

第四章 总结

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果