BiZn05Ti05O3—BaTiO3陶瓷的结构、介电和铁电性能
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
刘海燕
BaTiO3晶体的结构主要有：有六方相、 立方相和四方相等。如图为立方体 BaTiO3结构 。
刘海燕
压压电电陶陶瓷的瓷性的能主主要有要：性介电能性和铁电性等
介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损 耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示.材料应用 高频技术时，如实木复合地板采用高频热压时介电性能是 非常重要的性质。
准确称量所需配料的量
南京大学仪器厂生产的QM-SB型 用来对配料进行一次和二次球磨 行星式球磨机
天津市科器高科技公司769YP- 用于陶瓷式样的成型 40C 粉体压片机
日本理学株式会社D/Max-rA型X 确定原料试样的成分相态，从而确定是
射线衍射仪
否形成主晶相并分析稀土元素在晶格中
的替换位置
日本日立公司S-2500型SEM
刘海燕
表1 压电陶瓷材料的应用
信号源 压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源
信号转换 拾音器，送话器，扬声器，蜂鸣器等声频范围的电声器件 超声切割，焊接，清洗，搅拌，乳化和及超声显示等频率高 于20kHz的超声器件
信号处理 通讯广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，雷达，自控 和计算机系统所用带通滤波器，脉冲滤波器等
声表面波信号放大器以及振荡器，衰减器，隔离器等
传感与计测 工业和航空技术上测定振动体或飞行器工作状态的加速度计 度计，压力计流量计和液面计等
监视领空，检测大气污染浓度，非接触式测温以及热成像热 电探测，跟踪器等
激光稳频补偿元件，显示加工设备及光角度、光程长控制器 其他 非线性元件，压电计电器等
刘来自百度文库燕
刘海燕
压电陶瓷的晶体结构
钛酸钡是属于典型的钙钛矿型晶体结构，其 通式为ABO3。其中A代表二价金属离子，B 代表四价金属离子。理想情况下，Ti4+原子处 在由8个氧原子构成的八面体空隙的正中心陶 瓷是许许多多极其微小晶体构成的集合体。
陶瓷材料的性质与其晶相的性质紧密相关， 因此，需要了解BaTiO3的晶体的结构和性质 。
刘海燕
压电陶瓷的合成方法
压电陶瓷的主要采用固相烧结合成法
在单纯固体间进行的烧结称为固相烧结。 固相烧结按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相
烧结两类。 单元系固相烧结纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的
松装粉末或压坯在熔点以下温度(一般为绝对熔点温度的2/3 一4/5)进行的粉末烧结。 多元系固相烧结合成法是两种组元以上的粉末体系在其中低 熔组元的熔点以下温度进行的粉末烧结。
分子量 197.31 79.87 81.39
466
纯度(％)
产地
99
天津碳酸钡厂
98
天津化学试剂厂
99
西安鼎天化工厂
99.999 武汉银河化工有限公司
刘海燕
制备工艺
配配料
球 球磨
烘
造造粒
料
磨
干
粒
性性能能测
烧烧成
成成型
试测试
成
型
陈陈腐 腐
刘海燕
实验主要仪器与分析内容
仪器名称
用途
AYl20型电子天平
分析自然表面、晶粒大小及分匆，结晶 情况以及样品能谱成分组成分
准静态电滞回线仪(RT6000HVA) 用于描绘样品电滞回线，测定其铁电性 能
宽频LCR数字电桥
在一定的电压和频率条件下，测定试样 的刘 电海阻燕、介电常数、介电损耗
样品制成
进配以行料Bi配2。O料3分，；别Z以n使OB用，aC无TOiO水3，2为乙T原醇iO料为2为，介料按质料照湿，化磨按学2h照式—化B3h学i（后式Z烘Bn干0a.5TT得iiO0到.35进）干行O粉3 。BZT原料粉在850℃～900℃空气中保温3h预烧，研磨后得 到具有复合钙钛矿相的BZT粉末；BT原料粉在1180℃～ 1200℃空气中保温3h预烧，研磨得到具有钙钛矿相的BT粉末 。 再以预烧得到的BZT、BT粉末为原料，按化学式(1-x)BZTxBT (x=0.00，0.01，0.10，0.50，0.99，1.00)进行配料，经过 同样的湿磨过程后干压成型，成型片厚度1mm，直径10mm 。成型片在1150℃～1200℃空气中保温3h烧结，得到致密的 压电陶瓷片。
Bi(Zn0.5Ti0.5)O3—BaTiO3陶 瓷的结构、介电和铁电性能
班 级：材料工程 801 姓 名：王 刚 库 指导老师：云 斯 宁
刘海燕
研近究年来背，景由于建筑工业的发展和人们对装
饰、装修要求的多样化，国内外建筑卫生 陶瓷工业发张十分迅猛。
刘海燕
刘海燕
压电陶瓷发展现状
压电陶瓷作为一种新材料，近十几年来得到了迅速的发展。 尽管70年代末到80年代中期，发达国家为应付可能产生的能 源危机，在世界上掀起了一股研制陶瓷发动机而出现的“陶 瓷热”，使很多的企业卷入了这一行列，但是由于陶瓷材料 的制造成本，可靠性，重复性等问题，未能实现预定的目标 ，到如年代初开始降温。但这些研究成果使陶瓷材料的性能 提高到一个崭新的水平，制备工艺技术取得了很大的进步， 大大地加速了结构陶瓷实用化进程，只是市场没有像预期的 增长那么快罢了。功能陶瓷由于电子、信息、通信事业的发 展，仍稳步地增长，大约每年以10％的增长率发展。
刘海燕
实本文验采内用容固相烧结合成法制备BT系统陶瓷
，以Bi(Zn0.5Ti0.5)O3—BaTiO3陶瓷系统为研 究对象，通过SEM、XRD等实验手段对其 结构进行分析，研究陶瓷制备过程中烧结 温度和烧结时间对结构演化的影响，并研 究其介电性能和铁电性能。
刘海燕
实验原料
化学式 BaCO3 TiO2 ZnO Bi2O3
课题意义
目前在压电陶瓷领域，锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3（简称PZT）基 陶瓷是在基础研究和实用化方面都最为成功的一类材料。但 在PZT基陶瓷中含有大量的氧化铅(约占原料总量的70％)， 它们在制备、使用和后处理过中，都会给环境和人类健康带 来很大的损害。因此无铅陶瓷的发展变得十分重要。
无铅压电陶瓷(更广义称为环境协调性压电陶瓷)的直接含 义是不含铅的压电陶瓷，其更深层含义是指既具有满意的使 用性又有良好的环境协调性的一类新型功能陶瓷材料。它要 求材料体系本身不含对生态环境可能造成损害的物质(特别 是铅)，并且在制备、使用、废弃处理过程中不产生对环境 可能有害的物质，以及制备工艺应具有耗能少、对环境污染 小等良好的环境协调性。
压电陶瓷除了具有介电性能外，还具有铁电性能。铁电性 能是指材料不仅在外电场不存在时，在某温度范围内具有 自发极化，而且自发极化矢量的取向能随外电场的改变而 改变方向的性质。
刘海燕
压压电电陶陶瓷材瓷料的是实应现机用械能和电能相互转换的功
能材料，在电、磁、声、光、热、力等功能器件 中发挥着重要的作用，具有广阔的应用前景。关 于压电、铁电材料的广泛应用，是从上个世纪四 十年代中期开始的。自此以后六十多年来，其产 品品种层出不穷，特别是近二十年，随着近代科 学技术的飞跃发展，压电材料的应用也得到迅猛 的发展。其应用范围如表1。
BaTiO3晶体的结构主要有：有六方相、 立方相和四方相等。如图为立方体 BaTiO3结构 。
刘海燕
压压电电陶陶瓷的瓷性的能主主要有要：性介电能性和铁电性等
介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损 耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示.材料应用 高频技术时，如实木复合地板采用高频热压时介电性能是 非常重要的性质。
准确称量所需配料的量
南京大学仪器厂生产的QM-SB型 用来对配料进行一次和二次球磨 行星式球磨机
天津市科器高科技公司769YP- 用于陶瓷式样的成型 40C 粉体压片机
日本理学株式会社D/Max-rA型X 确定原料试样的成分相态，从而确定是
射线衍射仪
否形成主晶相并分析稀土元素在晶格中
的替换位置
日本日立公司S-2500型SEM
刘海燕
表1 压电陶瓷材料的应用
信号源 压电音片等用作精密仪器中的时间和频率标准信号源
信号转换 拾音器，送话器，扬声器，蜂鸣器等声频范围的电声器件 超声切割，焊接，清洗，搅拌，乳化和及超声显示等频率高 于20kHz的超声器件
信号处理 通讯广播中所用各种分立滤波器和复合滤波器，雷达，自控 和计算机系统所用带通滤波器，脉冲滤波器等
声表面波信号放大器以及振荡器，衰减器，隔离器等
传感与计测 工业和航空技术上测定振动体或飞行器工作状态的加速度计 度计，压力计流量计和液面计等
监视领空，检测大气污染浓度，非接触式测温以及热成像热 电探测，跟踪器等
激光稳频补偿元件，显示加工设备及光角度、光程长控制器 其他 非线性元件，压电计电器等
刘来自百度文库燕
刘海燕
压电陶瓷的晶体结构
钛酸钡是属于典型的钙钛矿型晶体结构，其 通式为ABO3。其中A代表二价金属离子，B 代表四价金属离子。理想情况下，Ti4+原子处 在由8个氧原子构成的八面体空隙的正中心陶 瓷是许许多多极其微小晶体构成的集合体。
陶瓷材料的性质与其晶相的性质紧密相关， 因此，需要了解BaTiO3的晶体的结构和性质 。
刘海燕
压电陶瓷的合成方法
压电陶瓷的主要采用固相烧结合成法
在单纯固体间进行的烧结称为固相烧结。 固相烧结按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相
烧结两类。 单元系固相烧结纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的
松装粉末或压坯在熔点以下温度(一般为绝对熔点温度的2/3 一4/5)进行的粉末烧结。 多元系固相烧结合成法是两种组元以上的粉末体系在其中低 熔组元的熔点以下温度进行的粉末烧结。
分子量 197.31 79.87 81.39
466
纯度(％)
产地
99
天津碳酸钡厂
98
天津化学试剂厂
99
西安鼎天化工厂
99.999 武汉银河化工有限公司
刘海燕
制备工艺
配配料
球 球磨
烘
造造粒
料
磨
干
粒
性性能能测
烧烧成
成成型
试测试
成
型
陈陈腐 腐
刘海燕
实验主要仪器与分析内容
仪器名称
用途
AYl20型电子天平
分析自然表面、晶粒大小及分匆，结晶 情况以及样品能谱成分组成分
准静态电滞回线仪(RT6000HVA) 用于描绘样品电滞回线，测定其铁电性 能
宽频LCR数字电桥
在一定的电压和频率条件下，测定试样 的刘 电海阻燕、介电常数、介电损耗
样品制成
进配以行料Bi配2。O料3分，；别Z以n使OB用，aC无TOiO水3，2为乙T原醇iO料为2为，介料按质料照湿，化磨按学2h照式—化B3h学i（后式Z烘Bn干0a.5TT得iiO0到.35进）干行O粉3 。BZT原料粉在850℃～900℃空气中保温3h预烧，研磨后得 到具有复合钙钛矿相的BZT粉末；BT原料粉在1180℃～ 1200℃空气中保温3h预烧，研磨得到具有钙钛矿相的BT粉末 。 再以预烧得到的BZT、BT粉末为原料，按化学式(1-x)BZTxBT (x=0.00，0.01，0.10，0.50，0.99，1.00)进行配料，经过 同样的湿磨过程后干压成型，成型片厚度1mm，直径10mm 。成型片在1150℃～1200℃空气中保温3h烧结，得到致密的 压电陶瓷片。
Bi(Zn0.5Ti0.5)O3—BaTiO3陶 瓷的结构、介电和铁电性能
班 级：材料工程 801 姓 名：王 刚 库 指导老师：云 斯 宁
刘海燕
研近究年来背，景由于建筑工业的发展和人们对装
饰、装修要求的多样化，国内外建筑卫生 陶瓷工业发张十分迅猛。
刘海燕
刘海燕
压电陶瓷发展现状
压电陶瓷作为一种新材料，近十几年来得到了迅速的发展。 尽管70年代末到80年代中期，发达国家为应付可能产生的能 源危机，在世界上掀起了一股研制陶瓷发动机而出现的“陶 瓷热”，使很多的企业卷入了这一行列，但是由于陶瓷材料 的制造成本，可靠性，重复性等问题，未能实现预定的目标 ，到如年代初开始降温。但这些研究成果使陶瓷材料的性能 提高到一个崭新的水平，制备工艺技术取得了很大的进步， 大大地加速了结构陶瓷实用化进程，只是市场没有像预期的 增长那么快罢了。功能陶瓷由于电子、信息、通信事业的发 展，仍稳步地增长，大约每年以10％的增长率发展。
刘海燕
实本文验采内用容固相烧结合成法制备BT系统陶瓷
，以Bi(Zn0.5Ti0.5)O3—BaTiO3陶瓷系统为研 究对象，通过SEM、XRD等实验手段对其 结构进行分析，研究陶瓷制备过程中烧结 温度和烧结时间对结构演化的影响，并研 究其介电性能和铁电性能。
刘海燕
实验原料
化学式 BaCO3 TiO2 ZnO Bi2O3
课题意义
目前在压电陶瓷领域，锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3（简称PZT）基 陶瓷是在基础研究和实用化方面都最为成功的一类材料。但 在PZT基陶瓷中含有大量的氧化铅(约占原料总量的70％)， 它们在制备、使用和后处理过中，都会给环境和人类健康带 来很大的损害。因此无铅陶瓷的发展变得十分重要。
无铅压电陶瓷(更广义称为环境协调性压电陶瓷)的直接含 义是不含铅的压电陶瓷，其更深层含义是指既具有满意的使 用性又有良好的环境协调性的一类新型功能陶瓷材料。它要 求材料体系本身不含对生态环境可能造成损害的物质(特别 是铅)，并且在制备、使用、废弃处理过程中不产生对环境 可能有害的物质，以及制备工艺应具有耗能少、对环境污染 小等良好的环境协调性。
压电陶瓷除了具有介电性能外，还具有铁电性能。铁电性 能是指材料不仅在外电场不存在时，在某温度范围内具有 自发极化，而且自发极化矢量的取向能随外电场的改变而 改变方向的性质。
刘海燕
压压电电陶陶瓷材瓷料的是实应现机用械能和电能相互转换的功
能材料，在电、磁、声、光、热、力等功能器件 中发挥着重要的作用，具有广阔的应用前景。关 于压电、铁电材料的广泛应用，是从上个世纪四 十年代中期开始的。自此以后六十多年来，其产 品品种层出不穷，特别是近二十年，随着近代科 学技术的飞跃发展，压电材料的应用也得到迅猛 的发展。其应用范围如表1。