铋层状高温压电陶瓷课件

1、铋层状高温压电陶瓷铋层状高温压电陶瓷文献阅读文献阅读汇报人： xx指导老师：yy老师 王bb老师 沈ee老师 时间： 2016.10.29汇报汇报 近期查阅了功能陶瓷相关的书籍，阅读了有关铋层状高温压电陶瓷的论文和期刊，并做了笔记，加深了对铋层状压电陶瓷的理解，同时也巩固了相关电学知识。文献阅读文献阅读文献目录：1.高温铋层状压电陶瓷Na0.5Bi4.5Ti4O15改性研究2.高温铋层状结构Na0.5Bi4.5Ti4O15压电陶瓷研究3.铋层状压电陶瓷的结构与电性能研究4.高温铋层状结构SrBi4Ti4O15压电陶瓷的性能及温度稳性研究5.铋层状无铅压电陶瓷的研究进展6.高温铋层状结构压电陶瓷

2、的电学性能研究7.髙温铋层状无铅压电陶瓷Na0.5Bi4.5TiO15的结构与性能研究8.三大无铅压电陶瓷体系的最新研究进展文献阅读文献阅读9.Sr和Nb复合掺杂Bi4Ti3O12基高温压电陶瓷的研究10.（Li，Na，K)0.5Bi2.5Nb2O9铋层状无铅压电陶瓷的结构与性能研究11.铋层状结构无铅压电陶瓷的制备技术与性能研究12 .Ce掺杂SrBi2Nb2O9系铋层状压电陶瓷的结构与性能研究14.铋层状结构无铅压电陶瓷的离子取代改性研究15.LiNbO3和CeO2改性高温铋层状陶瓷Bi4Ti3O12的结构与性能研究16.复合掺杂铋层状高温压电陶瓷的结构与性能研究文献阅读文献阅读铋层状结构

3、化合物是一类重要的无铅压电材料，它具有以下特点：介电击穿强度大、居里温度高、烧结温度低、电阻率高、介电常数与介电损耗低、老化率低、机械品质因数高、厚度机电耦合系数较小、机电耦合系数各向异性明显、压电性能稳定、谐振频率的时间和温度稳定性好等。鉴于以上原因，铋层状结构陶瓷材料在滤波器、能量转换器、高温和高频领域有着广泛的应用前景。与传统的PZT材料相比较，铋层状结构铁电体有两个缺点，一是压电活性低；二是矫顽场大，难以极化。这主要是由于铋层状结构晶体的对称性较低，自发极化受二维结构限制且只能在面内转动。除此之外，陶瓷的化学计量比受高温下氧化铋挥发的影响，从而导致材料内产生大量氧空位，使材料介电、压电

4、等性能降低。一般来说居里温度随取代离子半径的增大而降低，随取代离子电负性的升高而增加。文献阅读文献阅读目前，无铅压电陶瓷主要分为以下几个系列：含铋层状结构陶瓷、铌酸盐系列陶瓷和钛酸盐系列陶瓷。含铋层类结构化合物：目前无铅超高温压电陶瓷的研究多集中于Na0.5Bi4.5Ti4O15，CaBi4Ti4O15，Bi4Ti3O12等少数超高温压电陶瓷材料上。文献阅读文献阅读铋层状结构化合物是由(Bi2O2)2 +层和二维的钙钛矿层 (Am - 1Bm O3m+1)2 -循环交替排列而成。其化学通式：(Bi2O2)2 +(Am - 1Bm O3m+1)2 -m一般为l-5的整数，是指相邻两(Bi2O2)

5、2 +层间钙钛矿层的层数。m的值与铁电的正交结构有关。m为奇偶时结构也不同，主要原因是为了达到晶体结构应变能的最小化。研究表明m也可以为小数，即当铋层状结构化合物是不同层数铋层状结构化合物产生共生时。通过掺杂改性和工艺改性，可以提高材料的压电性能。对于铋层状结构材料的掺杂改性主要为A位、B位掺杂,以及A、B位同时掺杂改性。文献阅读文献阅读A位掺杂中,镧系稀土元素是铋层状结构材料中最常用和有效地掺杂元素。对镧系元素掺杂改性的机理,一般认为是取代了易挥发的Bi,减少了氧空位的产生。B位改性掺杂主要是通过高价离子如V5+、W5+的掺杂来抑制Bi的挥发,降低铋空位从而抑制氧空位的产生,减弱畴钉扎,提高

6、剩余极化强度。由于位离子的离子半径差异不明显，较容易扩散进入陶瓷晶格中，但随取代量的增加，其晶格常数的变化幅度远小于位离子取代改性。A、B位同时掺杂的主要目的是通过A位掺杂来提高抗疲劳特性,同时适当降低居里温度，通过B位离子的取代来提高剩余极化强度。工艺改性包括热处理技术包括热压烧结、热锻法等和基于粉体制备的晶粒定向技术包括模板晶粒生长法、溶盐合成法、多层晶粒生长技术、定向凝固法。文献阅读文献阅读文献阅读文献阅读高温固相反应法，即在高温过程中，固体自身热分解、氧化，以及固体与固体之间反生了化学反应生成新化合物的过程。固相反应法是制备压电陶瓷的传统工艺，缺点是如能耗大、效率低、粉体不够细、易混入

7、杂质等，但该法制备的粉体颗粒无团聚、填充性好、成本低、产量大、制备工艺简单等优点，迄今仍为经常使用的方法。文献阅读文献阅读X射线衍射分析：XRD物相分析是基于多晶样品对X射线的衍射效应，对样品中各组分的存在形式进行分析测定的方法。测定内容包括各组分的结晶情况、所属晶相、晶体结构、各元素在晶体中的价态及成键状态等。扫描电镜（SEM）分析：材料的显微结构是决定其物理化学性能及应用效果的要因素之一。扫描电镜分析是一种用于观察材料表面微细结构的电子显微技术，对样品进行分析可以直接观察到样品的表面形貌，如晶粒的大小、形状、均匀程度及气孔等情况。文献阅读文献阅读压电陶瓷主要性能参数如下。弹性性质：弹性常数C和S；介电性质：介电常数介电损耗 tan 和居里温度Tc；机电性质：机械品质因数Qm机电耦合系数k和频率常数N；压电性质：压电常数d33；铁电性质：饱和极化强度PSA、剩余极化强度Pr和矫顽场Ec以及电导率频率常数N老化性能和温度性能有关的常数。文献阅读文献阅读铋层状结构压电陶瓷的压电性能：与传统钙钛矿型压电陶瓷相比，铋层状结构压电陶瓷的压电性能较低，一个原因是铋层状陶瓷的二维结构限制了本身自发极化的旋转，而钙钛矿型材料三维都容许其自发极化的旋转，从而铋层状陶瓷的晶粒对称性较差，难以通过极化得到令人满意的 Pr；另一个原因是加大极化电场时铋层状陶瓷电阻率较小，且在高温时，一些铋层状陶