BiZn05Ti05O3陶瓷的结构介电和铁电性能

1,Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷的结构、介电和铁电性能班级：材料工程0801姓名：陈龙涛指导老师：云斯宁,2,为什么研究钛酸锌铋陶瓷,目录,本次课程设计（论文）应达到的目的,要求及内容,固相合成法,1,2,3,4,5,6,7,要实验方案结果预测致谢,3,一、为什么研究钛酸锌铋陶瓷传统的压电陶瓷材料中应用最广泛、最成熟的是Pb(ZrTi)O3（简写为PZT）基陶瓷材料，但PZT陶瓷的主要成分是PbO，而PbO是一种易挥发的有毒物质，因此该压电陶瓷产品在制备、使用及废弃后的处理过程中不可避免地会引起铅污染环境的问题，这不仅与日益高涨的环境保护要求背道而驰，而且也影响到制备工艺和产品性能的稳定性，随着世界各国对环境保护的重视,4,势必采用无铅的压电材料来替代传统的Pb(ZrTi)O3基压电陶瓷材料，以减少环境污染。因此，压电陶瓷的无铅化就成为压电陶瓷发展的必然趋势。在无铅压电陶瓷的研究中，具有铋层状结构的Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷因其介电常数和谐振频率温度系数低、机械品质因数高、老化速率小以及适用于高温、高频、高稳定性的工作环境等优点而引起了人们广泛的关注。,5,本文以固相合成法合制出片状Bi(Zn0.5Ti0.5)O3预烧粉体，对其进行烧结而获得Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷，研究了预烧粉体颗粒的形貌对Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷结构和电性能的影响。,6,二、本次课程设计（论文）应达到的目的：通过材料工程科研实训加深我们对所学知识的理解，提高综合运用知识的能力；掌握课程查阅、课程设计和撰写论文的步骤和方法；学会应用有关资料进行课题方案的可行性分析与讨论，以提高学生独立分析问题、解决问题的能力，逐步增强实际工程训练。,7,三、要求及内容（1）内容:Bi(Zn0.5Ti0.5)O3的固相合成（2）要求：1)掌握固相合成机理与合成方法2)掌握结构形貌表征的基本方法与手段3)掌握结构与性能的关系及所用的实验手段,8,四、固相合成法固相合成方法：指那些有固态物质参加的反应。也就是说，反应物必须是固态物质的反应，才能称为固态反应。固相反应不适用溶剂，具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点，是人们制备新型固体材料的主要手段之一。固相合成反应不需要溶剂,它具有简单、方便、无污染、成本低等优点。,9,与液相合成反应相比其最大的优点就是反应充分、无副反应、转化率高，尤其固相反应还可以合成一些液相反应无法合成的物质。固相合成又分为三种：（1）高热固相反应：反应温度高于600。传统固相反应通常是指高温固相反应。（2）中热固相反应：反应温度介于600到100之间（3）低热固相反应：反应温度降至室温或接近室温。,10,五、实验方案采用固相合成法合成Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷。用电子天平按Bi(Zn0.5Ti0.5)O3中含铋、锌和钛的物质的量比2：1：1称取氧化铋（纯度99.9%）4.6600g，氧化锌（纯度99.9%)0.4050g,氧化钛（纯度99.9%)0.3994g，并加入无水乙醇用球磨机磨10h，使其混合均匀并使颗粒细化，在750预热2h，使原料初步反应，预热后的粉料烘干后经二次球磨，,11,在24MPa下压成15.0mmx1.5mm的圆片，将原片排胶，当炉内温度升至1000时，将样品放入内，烧结2h，随炉冷却。在进行电学性能测试前将陶瓷样品双面磨平至1mm厚，并镀上Ag电极。,12,六、结果预测在本次试验中，对氧化物经750高温预烧后得到的粉末进行了X射线衍射分析，应该可以看出ZnO、Bi2O3和TiO2经750高温预烧后没有发生相分解而产生新相，而得到具有钙钛矿结构Bi(Zn0.5Ti0.5)O3。用扫描电子显微镜可以观察到样品在烧结后的SEM形貌，应该可以看出其晶粒较为均匀、瓷体十分致密，其气孔相对较少。,13,本次试验所测的样品在常温下的电滞回线，应该是样品均达到饱和，电滞回线有良好的矩形度且称，陶瓷的综合性能较好，即：有较高的2Pr和较小的2Ec。测得的介电常数应该较小，因为在扫描电子显微镜下看到的晶粒较为均匀、瓷体十分致密，其气孔相对较少，单位体积内的极化能力降低，使介电常较小。,14,致谢我在撰写本论文过程中，有幸得到博学多才的的悉心指导和耐心的帮助，因而得以顺利的完成课题任务。通过这次课题论文设计，掌握了固相合成原理和方法，特别是对陶瓷的结构、介电及铁电性能有很深刻的