Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷的結構介電和鐵電性能.ppt

1、1,Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷的結構、介電和鐵電性能 班 級： 材料工程0801 姓 名： 陳 龍 濤 指導老師： 云 斯 寧,2,為什么研究鈦酸鋅鉍陶瓷,目 錄,本次課程設計（論文）應達到的目的,要求及內容,固相合成法,1,2,3,4,5,6,7,要實驗方案 結果預測 致 謝,3,一、為什么研究鈦酸鋅鉍陶瓷 傳統的壓電陶瓷材料中應用最廣泛、最成熟的是Pb(ZrTi)O3（簡寫為PZT）基陶瓷材料，但PZT 陶瓷的主要成分是PbO，而PbO 是一種易揮發(fā)的有毒物質，因此該壓電陶瓷產品在制備、使用及廢棄后的處理過程中不可避免地會引起鉛污染環(huán)境的問題，這不僅與日益高漲的環(huán)境保護要求背道而

2、馳，而且也影響到制備工藝和產品性能的穩(wěn)定性，隨著世界各國對環(huán)境保護的重視,4,勢必采用無鉛的壓電材料來替代傳統的Pb(ZrTi)O3 基壓電陶瓷材料，以減少環(huán)境污染。因此，壓電陶瓷的無鉛化就成為壓電陶瓷發(fā)展的必然趨勢。在無鉛壓電陶瓷的研究中，具有鉍層狀結構的Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷因其介電常數和諧振頻率溫度系數低、機械品質因數高、老化速率小以及適用于高溫、高頻、高穩(wěn)定性的工作環(huán)境等優(yōu)點而引起了人們廣泛的關注。,5,本文以固相合成法合制出片狀Bi(Zn0.5Ti0.5)O3預燒粉體，對其進行燒結而獲得Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷，研究了預燒粉體顆粒的形貌對Bi(Zn0.5Ti

3、0.5)O3陶瓷結構和電性能的影響。,6,二、本次課程設計（論文）應達到的目的： 通過材料工程科研實訓加深我們對所學知識的理解，提高綜合運用知識的能力；掌握課程查閱、課程設計和撰寫論文的步驟和方法；學會應用有關資料進行課題方案的可行性分析與討論，以提高學生獨立分析問題、解決問題的能力，逐步增強實際工程訓練。,7,三、要求及內容 （1）內容: Bi(Zn0.5Ti0.5)O3的固相合成 （2）要求： 1)掌握固相合成機理與合成方法 2)掌握結構形貌表征的基本方法與手段 3)掌握結構與性能的關系及所用的實驗手段,8,四、固相合成法 固相合成方法：指那些有固態(tài)物質參加的反應。也就是說，反應物必須是固

4、態(tài)物質的反應，才能稱為固態(tài)反應。固相反應不適用溶劑，具有高選擇性、高產率、工藝過程簡單等優(yōu)點，是人們制備新型固體材料的主要手段之一。 固相合成反應不需要溶劑,它具有簡單、方便、無污染、成本低等優(yōu)點。,9,與液相合成反應相比其最大的優(yōu)點就是反應充分、無副反應、轉化率高，尤其固相反應還可以合成一些液相反應無法合成的物質。 固相合成又分為三種： （1）高熱固相反應：反應溫度高于600。傳統固相反應通常是指高溫固相反應。 （2）中熱固相反應：反應溫度介于600到100之間 （3）低熱固相反應：反應溫度降至室溫或接近室溫。,10,五、實驗方案 采用固相合成法合成Bi(Zn0.5Ti0.5)O3陶瓷。用電

5、子天平按Bi(Zn0.5Ti0.5)O3中含鉍、鋅和鈦的物質的量比2：1：1稱取氧化鉍（純度99.9%）4.6600g，氧化鋅（純度99.9%)0.4050g,氧化鈦（純度99.9%)0.3994g，并加入無水乙醇用球磨機磨10h，使其混合均勻并使顆粒細化，在750預熱2h，使原料初步反應，預熱后的粉料烘干后經二次球磨，,11,在24MPa下壓成15.0mmx1.5mm的圓片，將原片排膠，當爐內溫度升至1000時，將樣品放入內，燒結2h，隨爐冷卻。在進行電學性能測試前將陶瓷樣品雙面磨平至1mm厚，并鍍上Ag電極。,12,六、結果預測 在本次試驗中，對氧化物經750高溫預燒后得到的粉末進行了X射

6、線衍射分析，應該可以看出ZnO、Bi2O3和TiO2經750高溫預燒后沒有發(fā)生相分解而產生新相，而得到具有鈣鈦礦結構Bi(Zn0.5Ti0.5)O3 。用掃描電子顯微鏡可以觀察到樣品在燒結后的SEM形貌，應該可以看出其晶粒較為均勻、瓷體十分致密， 其氣孔相對較少。,13,本次試驗所測的樣品在常溫下的電滯回線，應該是樣品均達到飽和，電滯回線有良好的矩形度且稱，陶瓷的綜合性能較好，即：有較高的2Pr和較小的2Ec。測得的介電常數應該較小，因為在掃描電子顯微鏡下看到的晶粒較為均勻、瓷體十分致密，其氣孔相對較少，單位體積內的極化能力降低，使介電常較小。,14,致 謝 我在撰寫本論文過程中，有幸得到博學多才的的悉心指導和耐心的幫助，因而得以順利的完成課題任務。通過這次課題論文設計，掌握了固相合成原理和方法，特別是對陶瓷的結構、介電及鐵電性能有很深