BSTS极性微晶玻璃析晶机理及性能优化研究

摘要

该研究利用BaO-SrO-TiO<,2>-SiO<,2>作为基础玻璃,系统研究了该系统微晶玻璃的析晶过程和机理,并利用计算机模拟了该过程;并研究了热处理的最佳工艺条件和微晶玻璃的部分性能.借助于扫描电镜和能谱分析,从微观结构和组分变化两方面系统研究了微晶玻璃的析晶机理.微观结构研究发现,BSTS极性微晶玻璃晶粒发育过程为:首先在900℃左右,玻璃的表面开始出现定向排列的析晶层,然后定向后的微晶体逐渐横向发展,最后形成完善的极性微晶玻璃;玻璃析晶过程从玻璃表面开始,向玻璃内部定向生长,逐层推进;并且晶粒的定向方向,总是垂直于表面;当保温到达一定时间时,再延长保温的时间生长逐渐开始对材料的性能不利.通过动力学讨论和计算得知:块状和粉状样品的析晶活化能分别为112.7kJ/mol和102.8kJ/mol,稍有差异,这种差异的可以归结为两种试样比表面积的差异.另外,该研究还计算了BSTS微晶玻璃析晶过程的析晶转化速率系数,晶粒的半径和晶体的析晶分数.通过反复的试验和对热处理制度正交实验表的计算发现了BSTS极性微晶玻璃的最佳工艺条件,并且在微晶玻璃的析晶过程中,保温温度和保温时间是两个最重要的影响因素.部分性能的测试表明BSTS极性微晶玻璃在高温区应用方面很有前途,并且是一种比较有前途的SAW基片替代材料.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1极性微晶玻璃概述

1.1.1研究背景

1.1.2国内外研究概况

1.2非铁电极性微晶玻璃的析晶机理

1.2.1玻璃的表面

1.2.2玻璃的定向析晶

1.3极性微晶玻璃的性能及应用

1.4本研究的主要内容和意义

本章小结

第2章实验过程及研究方法

2.1极性微晶玻璃的制备

2.1.1选择非铁电极性微晶玻璃主晶相的理论依据

2.1.2基础玻璃组成的选择

2.1.3制备过程

2.1.4析晶工艺

2.1.5实验所用设备

2.2结构分析及性能测试方法

2.2.1结构分析方法

2.2.2性能测定方法

本章小结

第3章极性微晶玻璃的析晶机理

3.1 BSTS晶相的确定

3.2微晶玻璃的析晶过程分析

3.2.1扫描电镜形貌分析

3.2.2 BSTS极性微晶玻璃的能谱分析

3.3微晶玻璃析晶动力学研究

本章小结

第4章计算机模拟微晶玻璃晶体生长过程

4.1析晶过程各种参数的确定

4.1.1析晶转化速率系数的确定

4.1.2晶体半径的确定

4.1.3晶体的体积分数

4.2计算机模拟

4.2.1微晶玻璃表面析晶的模拟

4.2.2微晶玻璃交界面生长的模拟

4.2.3微晶玻璃内部球晶生长过程的模拟

本章小结

第5章极性微晶玻璃的性能优化

5.1热处理制度中影响微晶玻璃性能的各种因素

5.2热处理过程中各种因素对微晶玻璃压电性能的影响

5.3 BSTS极性微晶玻璃的其它性能

5.3.1机电耦合系数

5.3.2 SAW性能

本章小结

结论

参考文献

致谢

附录1

附录2